热管式真空管太阳能热水器的设计研究

从传热和结构两方面指出了全玻璃真空管太阳能热水器的主要缺点，介绍了高效传热元件——热管的原理及其优越性，并对热管式真空管太阳能热水器进行了设计研究．     

V型太阳能空气集热器热过程的数值模拟

从太阳能空气集热器传热特征及热平衡分析出发，建立了适合于V型、平板型、单流道、双流道、带与不带肋片的空气集热器的通用数学模型，并根据工程实际对模型作了合理的简化。采用有限差分法对微分方程离散化后，可方便地求得空气集热器的瞬时效率。     

太阳能双效集热器流道结构优化数值模拟研究

双效集热器通过吸收太阳辐照能对低温的水和空气进行加热,实现太阳能的综合利用.为提高集热器的工作效率,提出一种翅片-挡板式换热流道,利用CFD技术模拟适用于空气/水双工质循环的高效换热结构,并通过温度分布云图对比分析换热结构在空气集热模式、水集热模式、空气-水复合集热模式下的传热特性.太阳辐照度800 W/m2,空气流量0.012 kg/s,水流量0.036 kg/s的模拟工况下,翅片-挡板式集热器的空气集热效率达到55.39％,相比单一的翅片式流道效率提升2.26％;增设的挡板式结构对水集热过程没有明显影响,但空气-水复合集热模式下翅片-挡板式流道空气出口温度更高,集热器的综合集热效率得到进一步提升.     

太阳能真空集热管真空度测量方法的探讨

依据热力学基本定律 ,提出了太阳能全玻璃真空集热管真空度检测的负压腔原理 ,并建立理论数学模型 ,同时还对其实际可行性及检测手段进行了初步探讨。     

太阳能真空集热管热转换效率的计算分析

采用真空集热管收集太阳能是利用这一新型洁净能源有效技术方法之一,如何提高真空管热转换效率依然是该技术领域一个重要的问题。本文在真空集热管工作原理简要分析的基础上,建立了一个集热管热在平衡状态下的稳态传导模型。通过数值计算,给出了不同温差下的热损失量,获得了给定太阳能真空集热管热转换效率的理论分析计算结果。并与试验测试结果的对比分析表明,理论方法具有良好预测能力,其最大相对误差在3%以下。随着传导工质与环境温差的增大,热转换效率持续下降。当温差超过250!C时,热转换效率小于65%。文中的理论模型和计算结果对太阳能真空集热管设计及其应用具有一定的参考价值。     

交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟

应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件对九个交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器进行了数值模拟,得到集热器的热效率、出口温度、热损和吸热板温度,并对其进行了对比分析,发现集热器的热效率随着空气流道高度的增大而减小,热损失、吸热板温度和出口温度随着空气流道高度的增大而增大,最大效率为34.60%,最高出口温度为355.13 K.     

折流板型太阳能空气集热器数值优化

通过数值求解基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程及能量方程,改变结构、特性及运行参数,对折流板型太阳能空气集热器进行了数值优化,模拟结果表明:折流板的引入可有效提高集热效率,同时对于特定尺度的折流板集热器,存在最优分割腔数;增加集热器上部盖板的保温能力可有效提高集热效率,实际使用中推荐保温能力较好的双玻盖板或适当增加空气间层厚度;集热器的热损失以对流散热占主导,辐射散热为次要因素;运行参数如气温、日照强度等对集热器进出口温升影响显著,但对集热效率影响较小。     

一体化太阳能建筑表皮的构造及试验模拟

结合上海地区太阳能的利用潜力,针对现有的光电板与建筑表皮相结合的构造方式,设计出一种集太阳能运用、隔热、采光导光、通风换气和智能控制于一体的太阳能建筑表皮,并通过CFD数值模拟对设计方案进行了优化.     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

水垢对全玻璃真空太阳热水器热性能影响的研究

按不同的使用时间分别抽取郑州在用全玻璃真空太阳热水器真空集热管,通过对水垢厚度和热性能进行测试,结果表明,全玻璃真空太阳热水器,在使用的前24个月内,水垢厚度生成比较快,超过24个月,水垢生成速度减缓;全玻璃真空太阳热水器在使用18个月后应进行除垢,以恢复全玻璃真空太阳集热管的吸热性能.这项研究为全玻璃真空太阳热水器使用及保养提供了有益的参考.     

环境参数对PTR70真空集热管外壁面温度的影响

为了利用玻璃管外壁面温度判别集热管真空,考虑集热管的传热平衡,推导出玻璃管外壁面温度与集热管热损失的关系表达式,结合PTR70真空集热管实验拟合关联式,确定不同环境风速、环境温度、太阳辐射强度以及管内循环工质温度下,PTR70真空集热管处于良好运行状态时的玻璃管外壁面温度范围.结果表明:环境变化仅改变玻璃管外壁面温度,对集热管热损失的影响相对较小.随着环境风速的增大,玻璃管外壁面温度先是急剧减小,然后趋于平缓；随着环境温度的升高,玻璃管外壁面温度呈线性升高；太阳辐射强度的变化对玻璃管外壁面温度几乎没有影响.工质温度是影响PTR70真空集热管热损失的最主要因素,玻璃管外壁面温度和集热管热损失都随工质温度的升高而增大,且增幅越来越大.     

基于集群系统的导弹流场并行数值模拟

采用36颗安腾2处理器和Infiniband网络设备构建了一套18节点的高性能计算集群系统,经过性能调优,其Linpack值达到每秒可执行1 886亿次浮点运算(188.6 GFlops)的水平.然后,将集群系统扩展为适用于计算流体力学并行应用的数值模拟平台.建立了约为783万结构化网格的战术导弹三维流场仿真模型,通过网格分区算法将模型移植到集群系统上并行求解,并测试了集群系统的性能.结果表明,构建的CFD数值模拟平台硬、软件资源配置合理,能够适用于中等规模的CFD并行仿真.     

基于CFD的汽车外流场数值模拟

CFD(计算流体力学)软件由于其经济性在汽车动力学上得到了广泛的应用,其方法对于预测和改进汽车的气动性能,以及对于指导汽车的产品设计都具有重要的意义。利用ANSYS ICEM对汽车外流场进行二维建模并对其进行网格划分,基于ANSYS FLUENT对外流场进行数值模拟,得出其压力云图、速度云图和速度矢量图。从直观上对汽车外流场的气流情况有了了解,通过数值模拟的数据对汽车外流场的实际情况进行分析,为优化汽车的气动性能提供了理论依据。     

Computer Simulation of Turbulent Flow through a Hydraulic Turbine Draft Tube

Based on the Naviev-Stokes equations and the standard κ-ε turbulence model, this paper presents the derivation of the governing equations for the turbulent flow field in a draft tube. The mathematical model for the turbulent flow through a draft tube is set up when the boundary conditions, including the inlet boundary conditions, the outlet boundary conditions and the wall boundary conditions, have been implemented. The governing equations are formulated in a discrete form on a staggered grid system by the finite volume method. The second-order central difference approximation and hybrid scheme are used for discretization. The computation and analysis on internal flow through a draft tube have been carried out by using the simplee algorithm and cfx-tasc flow software so as to obtain the simulated flow fields. The calculation results at the design operating condition for the draft tube are presented in this paper. Thereby, an effective method for simulating the internal flow field in a draft tube has been explored.     

基于正交设计方法的混输泵叶轮优化设计

以自主研发并取得外特性试验数据的第三代混输泵叶轮为基础,应用L_9(3~4)正交表,以混输泵增压和效率为考查指标,对混输泵叶轮进行4因素3水平的正交设计,获得9组参数组合.采用雷诺平均数值模拟方法,对正交设计中每种组合进行性能预测,分析得到一组最佳的参数组合作为优化后的叶轮参数,然后设计出与优化后叶轮配套的导叶,即得到一套优化后的增压单元设计参数.分别建立优化前后混输泵增压单元的计算流场,并对二者进行数值模拟计算.结果表明:优化后增压单元内流场特性相比优化前得到明显改善,增压提高约14.97%,效率增加约8.07%.     

基于正交实验法射孔参数优化设计数值模拟

射孔完井对油井产能的主要影响因素为孔眼密度、孔眼直径、孔眼深度和孔眼相位,基于油井产能最优对射孔参数进行优化设计是提高射孔井产能的关键技术之一。基于射孔井产能的半解析模型,应用有限元分析法对射孔井的产能进行数值模拟研究,并应用正交实验法对数值模拟结果进行分析。结果表明：随着孔深的增加,产率比增加,且在孔深较小时斜率较大,当穿孔深度超过钻井污染带深度时,曲线出现拐点,斜率变小、变平。随着孔径的增大,产率比增大,在实际射孔过程中,考虑到套管强度的问题,孔径应在保证套管强度的情况下尽可能取最大值。当孔密增大时,产率比随之增大,且随孔密的增大,其产率比上升趋势减弱。相位角增大时,产率比减小,相位角从60°变到90°时,产能有较大的提高,相位角在90°～180°变化时产能变化不大。通过比较极差值R来判断各个因素的主次关系。研究结果可为射孔参数的优选提供指导。     

流体在螺旋管内对流换热和压降性能的数值模拟

分别对螺旋椭圆管和螺旋扁管建模并进行数值模拟和理论分析,对比研究两种螺旋管道的流动换热性能及沿程换热情况,结果表明:层流范围内,螺旋扁管的换热性能好于螺旋椭圆管,但流动阻力较大,根据综合性能评价因子得知螺旋扁管较好;湍流范围内,螺旋椭圆管性能好于螺旋扁管.沿程换热情况表明螺旋管长约为0.5 m时换热效果最佳,同时螺旋管几何尺寸对换热性能也有影响.     

基于正交试验大型轴流泵空化特性的数值模拟

针对28CJ-70型立式轴流泵内部空化对机组性能的影响,从泵内空化基本方程出发,确立叶顶尖间隙γ、叶片吸力面流线分布和叶片进口边外缘修圆ψ为影响轴流泵空化特性的主要因素,并建立L9(33)正交实验表,分别对9组试验方案进行数值模拟,计算结果表明:叶顶尖间隙γ对叶轮吸力面外缘泄漏涡变化较为敏感,增大叶顶尖间隙γ能够有效改善吸力面外缘速度分布,但会使泵扬程降低;叶片吸力面流线分布Φ对轴流泵效率和空化持续长度χ具有重要影响,当吸力面流线分布Φ=0.7时,能够明显改善吸力面低压区流体回流范围,使空化持续长度χ迅速降低,并能大幅度减小空化体积分数.通过对立式轴流泵模型进行试验研究发现:数值模拟结果与试验外特性曲线能够较好符合,达到工程应用的要求,进而验证正交计算结果准确性.