小尺寸物体自然对流换热的数值模拟

本文将三维附面层方程抛物型化，对不同尺寸的等温小加热块自然对流换热进行了数值模拟，并用来研究微电子集成电路芯片的冷却问题。     

具有截面自然对流通道内湍流换热的直接数值模拟

对矩形管道内具有稳定自然对流的充分发展湍流换热进行了直接数值模拟，湍流雷诺数如和普朗特数Pr分别为400和0．71，格拉晓夫数Gr为10^4、10^5、10^6和10^7．分析了管道截面上雷诺应力对主流平均速度、截面流速以及截面平均温度的影响．结果表明：在Gr较小时，湍流雷诺应力的作用使截面的平均换热系数增大；在Gr为10^7时，浮升力的作用增强，但湍流产生的雷诺应力使自然对流的作用减弱．因此，与层流相比，在Gr相同时，湍流的管道截面平均换热系数反而减小．     

外力作用下二维六角密排颗粒系统中力的分布

讨论了在单个外力作用下二维六角密排颗粒系统中竖直方向作用力随层数以及参量G(i,j)的分布,通过计算发现该作用力的分布在很大程度上依赖于参量G(i,j)的变化,随着W(i,j)的减小,其分布会从高斯分布过渡到一种双峰的分布;而对于不同层的力的分布具有类似的形式.     

流体横掠叉排平行板束对流换热的数值研究

本文采用商用软件Fluent6.2.16模拟在不同的Re下,流体横掠不同的结构参数叉排平行板束的流场、温度场,并使用Tec-plot软件对其结果进行后处理,将流场和温度场其用相关流线图和温度云图进行显示,使实验难以测量的微小结构的叉排板束的流场和温度场用形象化图形进行展示。在流场云图中可以直观展示研究单元内流体流线的变化、漩涡产生等情况;温度云图展示流体与叉排板束的换热的定性关系,并将温度变化梯度形象化的展示。同时本文分析了影响叉排板束换热的无量纲数,无量纲数的变化规律可以推广到其它结构参数的换热器上。本文模拟中只选取一个代表性的单元区域,用该区域代表当流动与换热达到充分发展阶段时整体的流场和温度场的分布情况,同时分析了在不同的Re下Nu和f的变化情况。     

同心圆柱体间旋转气隙内对流换热的数值模拟研究

本文利用商用CFD软件对发电机气隙简化模型——同心旋转圆柱体间环形气隙内流体对流换热情况进行数值模拟,得到了不同泰勒数Ta下流场的速度分布、温度分布和热流密度分布。将模拟得出的平均努赛尔数Nu与经验公式的计算值进行了对比,误差在合理的范围之内,证明了数值模拟的有效性。计算结果表明,受流场中泰勒涡的影响,速度、温度、以及热流密度沿轴向的分布呈现周期性波动,波动频率与泰勒涡的数量相同,其中,速度与温度分布波动的变化趋势相同,热流密度波动的变化趋势与前两者相反;泰勒数Ta越大,流场的平均努赛尔数Nu越大,流场的对流换热性能越好。另外,本文还对带凹槽气隙模型进行了流动模拟,分析了泰勒-库特流能够强化传热传质的原因,为后续发电机环形气隙对流换热特性的模拟做准备。     

大高宽比竖环形封闭空腔内层流自然对流换热的数值研究

对大高宽比坚环形封闭空腔内自然对流换热问题进行了数值研究．考虑竖环形空腔内自然对流是符合Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假定的层流、稳态的二维轴对称流动，在适当Ｒａｖｌｅｉｇｈ数变化范围内，用涡量一流函数方程对该问题进行了数值模拟，得到了２≤Ｋ≤１０和Ａ＝２４的几何参数下竖环形封闭空腔在内管表面为等热流、外壁恒壁温情形的流动模式和换热规律，并讨论了数值计算结果与实验结果之间的一致和差异．     

环形偏心圆截面弯管内对流换热方程的建立及数值模拟

讨论了环形偏心圆截面弯管内的对流换热特性,并在此基础上建立了对流换热方程.同时采用数值模拟的方法分析了环形偏心圆截面弯管内的流场分布.     

外力Fext作用下六角密排颗粒结构中力的分布

研究了二维无摩擦的六角密排结构的球形颗粒系统在顶层单个外力作用下力的分布.在此过程中使用了统计方法：认为在各种接触力的作用下该系统的结构分布是等概率的.发现在该系统中：当深度z（〈〈）1时,各层力的分布会出现双峰的结构,并且双峰的高度会随着深数z的增加而呈幂函数递减.     

顶部送风方腔内混合对流换热的数值研究

采用非稳态数学模型对具有对称和非对称结构的顶部送风二维方腔内混合对流流场与温度场进行了数值求解.数值计算中控制参数Ra取为固定值106,Re在1 000~3 000范围内变化.数值结果显示,随Re的增大,具有对称结构问题的数值解会分别出现定常解、周期性振荡解和非周期性振荡解;而对于非对称结构问题,数值解的最大网格Pe虽然大于对称结构问题的最大网格Pe,数值解是定常的,并未发生解的振荡.因此,判明具有对称结构的顶部送风二维方腔内混合对流问题数值解的振荡是客观存在的物理振荡,而非数值方法不稳定所引起的数值振荡.     

循环流化床锅炉传热特性分析

作为循环流化床锅炉整体数学模型和控制系统研究工作的一部分,结合环核结构的流动数学模型,建立了循环流化床锅炉的传热数学模型,对对流传热系数和辐射传热系数随炉膛高度的变化情况以及运行参数改变对循环流化床锅炉传热特性的影响进行了仿真研究,仿真结果表明,一二次风配比的改变和过量空气系数的改变都会使循环流化床锅炉的传热系数改变,但对对流传热系数的影响更大一些,即传热系数与辐射传热份额的变化方向相反。     

超重力旋转床中气液两相流动与传质过程的数值模拟

文中采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日法对超重力旋转床中的气液两相流动与传质进行了数值模拟研究。在合理简化丝网填料结构和考虑液滴凝并与分散的基础上,分别利用SIMPLE算法和颗粒轨道模型计算了超重力旋转床中的气流场和液滴的运动轨迹,进而计算了液相的传质系数。数值模拟所得的液相传质系数与氮气解吸水中溶解氧实验结果符合良好,表明模型能够用于模拟旋转床中流体力学和分散相内的传质过程。计算分析表明,对超重力旋转床,在一定的转速下,液体和气体流量以及填料内径的变化对体积传质系数有重要影响。     

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

水平碳粒床中阴燃过程的数值计算

利用控制容积法和ＰＩＳＯ算法对床上面具有受迫气流经过的水平碳粒填充床,从点火开始到隐态传播的整个阴燃过程进行了数值模拟,模型中包括三个异相反应和一个气相色应过程,计算表明,直径为１ｍｍ,空隙率为０．２６０,空气流速为０．０１ｍ／ｓ的水平床,当点火温度为９００Ｋ时,将不会产生明火,碳粒的堆积方式即填充床的空隙率对阴燃影响较大,空隙率越大,阴燃传播的峰值温度越高,传播速度越大,在一定范围内,床面上方的     

离心力场作用下对流换热场协同理论的实验验证

对离心流化床(CFB)干燥器中气体与被干燥颗粒物料之间的强制对流换热进行了实验研究．实验结果表明,在一定转速范围内,当气流速度方向和热流方向(即温度梯度方向)一致时,离心力场作用下气体流过颗粒层的对流换热准则关联式与由场协同理论中推导的结果具有同样形式,从而验证了场协同原理的正确性．     

颗粒绕流圆管传热的数值模拟研究

干法粒化后的高炉渣颗粒余热回收工艺主要以空气为冷却介质,由于空气的比热容小从而导致热效率低,因此,提出用自流床余热锅炉来回收高温炉渣颗粒的余热.基于CFD软件,将流动的颗粒当作连续的黏性流体,建立了一个三维数学模型,对颗粒绕流圆管传热的过程进行数值模拟,并验证了模型的正确性,研究了颗粒入口速度、水入口速度以及水入口温度对余热锅炉换热效果的影响规律.数值模拟结果表明:增大颗粒和水入口速度,可提高换热效果;增大水入口温度,传热系数没有变化,但热回收率减小.     

窄缝流道壁面上分布凹坑对流动传热的影响

采用数值模拟的方法研究了缝隙宽度为2mm的窄缝流道壁面上分布的微小凹坑对流道内的流动与传热的影响情况．采用RNGK-8方程模型作为湍流计算模型,应用Stmplo算法求解压力-速度耦合项,模型的可行性用Burgess的实验数据检验．数值研究结果表明,在给定凹坑分布的条件下,表面凹坑的几何结构对窄缝流道内的流动传热性在一定雷诺数范围内有显著的影响;在较低雷诺数条件下。随雷诺数的增加窄缝凹坑流道的传热能力将增加,当雷诺数大于某临界点时,表面凹坑对传热能力的影响不大．