内外螺旋三角翅片管管外冷凝传热建模与优化(Ⅰ)——物理数学模型及数学处理方法

将内外螺旋三角翅片管（简称ＩＯＳＦ管）管外冷凝换热表面分成表面张力起主导作用的膜状流冷凝区和重力分量为主导的沟槽内的溪状流排液区,由此建立了这两个区域相应的数学方程,并进一步导出了联立求解两个区域流动与传热的耦合方程,实现了对ＩＯＳＦ管管外冷凝和流动过程的准三维数值模拟．其数值计算结果具有较高的工程计算精度,为ＩＯＳＦ管及纵槽管的冷凝换热器的工程设计及结构参数优化提供了设计计算条件．     

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有铲管工与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中，其传热量几科仅由波峰区域形成，作者以该域为传热面，进行了传热分析与计算，计算结果表明，管长对平均传热膜系数影响很小，这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致，可在一定程度上证实他的看法，对波谷区冷凝液流动做了数值解，对该区液膜厚度与管长做了数值关联，进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。本文方法与结果为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法，同时，该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。     

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有效管长与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中,其传热量几乎仅由波峰区域形成。作者以该域为传热面,进行了传热分析与计算。计算结果表明,管长对平均传热膜系数影响很小。这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致,可在一定程度上证实他的看法。对波谷区冷凝液流动做了数值解。对该区液膜厚度与管长做了数值关联,进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。 本文方法与结果,为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法。同时,该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。     

内外螺旋三角翅片管管外冷凝传热建模与优化(Ⅱ)--数值分析与优化

为优化ＩＯＳＦ管的管外几何参数,根据所建数学物理模型,对不同换热工况和不同结构参数进行数值分析与模拟优化．研究结果表明：当管长Ｌ＝０．７ｍ、螺旋角β＝１８°、管外径Ｄｏ＝０．０１６ｍ,Ｈ＝０．００１ｍ时,φ＝７６°与Ｎ＝３２是最佳匹配参数,此时有最大平均冷凝换热系数;ＩＯＳＦ管管外螺旋角在β＜２７°的范围内,其管外传热特性与纵槽管基本相当;翅片夹角φ和螺旋槽头数Ｎ是对ＩＯＳＦ管管外冷凝换热产生主要影响的结构参数;局部冷凝换热系数沿管长跌落主要集中在开始的０．５ｍ内,因此排液盘的间距应不大于０．５ｍ,才能更有助于平均冷凝换热系数的提高     

水平螺旋管外V型槽强化冷凝传热的理论研究

对水平螺旋管外开有Ｖ型槽时的凝结换热强化问题进行了理论研究．针对Ｖ型槽的冷凝换热特点,将Ｖ型槽流动区域分为传热区和液流区两个部分,对其分别建立了理论模型,并进行了数学描写．通过分析两个区之间流动和换热的有机联系,得到了螺旋管外Ｖ型槽冷凝换热问题的理论解,并给出了能用于工程实际的换热准则方程式．     

用三维贴体网格分析柴油机缸内流动和传热

通过在计算区域与物理区域间引进一个参数区域，以双线性变换和调和方程为基础，推导出计算区域上的坐标变换控制方程。并据此提出了三维贴体网格的生成技术，建立了计算区域上流体流动传热控制微分方程的通用形式，给出了柴油机缸内流动传热的数值计算方法，实践表明，上述方法都是可行而有效的。     

垂下液膜式水平管蒸发器的换热特性

采用层流和紊流两种模型对一水平管外垂下液膜的强制对流蒸发换热性能进行了数值计算．对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分方程组简化．根据滞止区计算结果确定自由绕流区的初始边界条件,排除了以前类似计算中人为假定计算边界条件的缺陷．紊流计算采用壁面函数法．数值计算结果确认了液膜蒸发量对换热系数的影响可以忽略,液膜内温度分布不能近似为线性分布．计算结果和作者的实验数据及其他研究的实验数据进行了比较,实验值处于层流解和紊流解之间,更靠近紊流解．对水和Ｒ１１两种工质,紊流解和实验值吻合得很好     

快堆钠池传热流动计算程序FASTOR—3D的校验计算

为研究快堆池内的流动和传热,采用质量,动量,能量守恒方程和空隙率方法,建立了快堆钠池内三维流动和传热的数学模型,并利用ＳＩＭＰＬＥ计算方法编制了计算程序ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ由于钠池的结构非常复杂,任何一点的设计变动可能改变池内的传热特性给整个快堆带来了巨大的影响,选用１０个比较有代表性的算例,从不同的侧面验证了ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ,计算结果表明,ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ的计算基础是正确的,对于复杂区域的三维     

矩形纵槽管的冷凝传热研究

根据矩形纵槽管表面冷凝液流动的特点，将管长划分为流动过渡段与流动发展段。对前者按Nusselt理论，后者按表面张力强化（Gregorig）理论作了传热计算，结果表明：过渡段与发展段比较长度很小，在管长设计与传热计算中可忽略不计；波谷区液膜厚度沿管长分布以指规律描述，由此算得的最大有效管长用于传热计算，所得结果与实验值有较好吻合。     

圆柱绕流的格子Boltzmann模拟

针对流体力学中模拟圆柱绕流的边界层内部流动问题,采用格子Boltzmann方法,用两个分布函数分别定义涡量和流函数,得到用两个格子Boltzmann方程建立的模型。以数值为例,圆柱绕流的数值模拟结果符合经典的理论结果。与直接模拟Navier-Stokes方程相比,该方法计算模型简单,分布函数简单,易于计算。     

浅水层与深水区圆柱岛屿的近尾流流动

为对浅水层中圆柱型岛屿绕流的回流特征进行探讨 ,分别求解了 Reynolds平均方程 (相当于深水区圆柱绕流 )和深度平均的浅水方程 ,并采用基于 RNG(renonnalization group)方法的 k-ε湍流模型数值模拟几种工况下岛屿绕流的流动。计算中采用 SIMPL E算法求解方程。计算结果表明 ,深水区岛屿绕流的尾流区的流动结构主要受到 Re的影响 ,而决定浅水尾流流动模式的唯一参数是稳定性参数 S,并且发现 S=0 .45是尾流区涡街向形成稳定的回流区转变的临界值     

浮升力对水平管内超临界航空煤油传热影响数值研究

对超临界RP-3航空煤油在内径为10 mm、长度为8 000 mm的水平圆管内的流动与传热特性进行了数值模拟研究,重点考察了超临界航空煤油在拟临界区热物性的奇异变化对水平管内传热的影响。通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性;根据近壁区流体状态将整个换热过程分成4个阶段,并利用截面中垂线上的密度分布和二次流速度定性分析了二次流沿管轴向的变化规律,以解释壁温异常分布的机理;引入截面相对横向动能对二次流的强度进行描述,讨论了质量流速及热流密度对二次流和壁温分布的影响规律;最后,分析了浮升力影响判别准则在水平管超临界航空煤油对流换热中的适用性。计算结果表明,二次流的演变规律能合理地解释水平管内超临界RP-3航空煤油的非均匀传热机理。     

浮升力对水平管内超临界航空煤油传热影响数值研究

对超临界RP-3航空煤油在内径为10 mm、长度为8 000 mm的水平圆管内的流动与传热特性进行了数值模拟研究,重点考察了超临界航空煤油在拟临界区热物性的奇异变化对水平管内传热的影响．通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性;根据近壁区流体状态将整个换热过程分成4个阶段,并利用截面中垂线上的密度分布和二次流速度定性分析了二次流沿管轴向的变化规律,以解释壁温异常分布的机理;引入截面相对横向动能对二次流的强度进行描述,讨论了质量流速及热流密度对二次流和壁温分布的影响规律;最后,分析了浮升力影响判别准则在水平管超临界航空煤油对流换热中的适用性．计算结果表明,二次流的演变规律能合理地解释水平管内超临界RP-3航空煤油的非均匀传热机理．     

流体机械叶轮内二次流及尾迹发展

利用有限体积法对N-S方程进行数值求解.模拟了离心叶轮内的粘性流动,研究了不同转速和不同流量对二次流及叶轮出口截面尾迹区的影响.研究结果表明,三维粘性流动数值模拟二次流的结果与二次流理论分析结果相一致,对于离心叶轮出口尾迹区,无论是数值大小还是区域范围都与实验结果基本符合.     

半导体桥对粒状炸药的微对流传热数值模拟

该文用气固两相流理论研究半导体桥使奥克托今炸药受热发火的微对流传热过程，建立了数值计算的数学模型，并采用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ差分格式进行了数值模拟计算。计算结果说明硅蒸汽冷凝释放潜热在使炸药受热时起主要作用。     

空度及其在计算流体力学中的应用

提出计算流体力学中的空度概念及相应的数值方法,并用于对流动区域中的不同形状和性质的固体以及不规则几何边界的数学模拟。进而以二维平面有界粘性流和一维文杜利管流的数值计算为例,简述了空度概念和方法的实际应用。     

螺纹管管内流动与传热的数值模拟

采用数值模拟的方法对螺纹管管内的流动与换热情况进行了研究.针对不同槽深螺纹管在不同雷诺数下内部的速度矢量场进行了对比分析,详细研究了螺纹对管内两种流动方式及其对流动和换热的影响.研究结果表明,随着槽深e的增加,旋流不断加强,减薄边界层,涡流引起的扰动也逐渐增强,并加强了管内流体径向混合,因而强化了螺纹管的换热能力.但是当槽深e继续增加到一定程度时,旋流的增强主要集中于对换热影响较小的中心区域,而对换热影响较大的壁面附近的变化很小,这时旋流对换热的强化影响很小;此时涡流核心区又会逐渐形成死流,从而弱化换热,并且随着槽深e的增大,死流区逐渐扩大.     

玻壳模具冷却腔内流动传热的数值模拟

给出了玻壳模具冷却腔的流动换热模型及模具冷却腔内表面传热系数的计算方法,采用雷诺时均方程法和可实现是k-ε湍流模型对凸模冷却腔中冷却水的流动和传热进行数值模拟,近壁区域的处理采用壁面函数法．以此为基础,可以计算出冷却水的速度场、换热系数场等的分布,为玻壳模具温度场的数值分析提供了必需的边界条件．     

微重力条件下三维瞬态传热过程的数值分析

研究了微重力条件下固体表面受到外界热辐射作用时的三维瞬态传热过程。气相采用六通量辐射传热模型，通过求解三维非稳态的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程得到气相流场。固相给出了半无限大固体受到热辐射作用时的表面温度精确解。数值计算时，两相进行耦合迭代求解，结果表明，微重力大小对传热和流动过程有显著影响，它决定着热膨胀、自然对流和强迫流动三者对传热过程影响的相对大小。     

中温碳钢—萘热管传热特性的实验研究

本文实验的基础上，对碳钢－萘热管的传热性能等进行了研究，在加热段内，管内的沸腾传热过程随热负荷的变化大致可分三个区域，即以自然对流为主的沸腾区，核化沸腾区和传热恶区，加热段的沸腾传热热阻随其径向热流密度的变化而改变。文章叙述了，在外界工况改变的情况下，萘热管内传热热阻的变化规律。本文用流体力学和边界层理论对重力试热管冷凝因 液的流动特性进行了分析，对液膜成膜厚度和膜内速度分布进行了论述。认为，在液膜较薄的区域，液膜流动特性较差，最容易造成液膜破断，发生局部传热恶化。在分析讨论中，就萘热管的某些传热特性和水热管进行了对比。