管壳式换热器壳侧湍流流动的数值模拟及实验研究

采用全三维、交错网格、全隐格式的计算方法对管壳式换热器壳侧的流动进行了数值模拟。基于各向异性多孔介质与分布阻力的概念，采用修正的κ-ε模型和壁面函数法，着重分析了管壳式换热器壳侧的湍流流动特性。数值模拟结果和冷态实验数据的对比表明：换热器壳侧的压力分布及压降的实验数据和计算结果符合良好，计算值与实验值之间的最大偏差为20％左右。采用各向异性多孔介质模型比现有文献中采用的各向同性多孔介质模型更能有效地模拟管壳式换热器壳侧的流动特性。     

腐蚀产物对漏磁场影响的数值分析与实验研究

漏磁检测方法由于其简便、快捷、结果准确等特点,在现在无损检测领域得到越来越广泛的应用。但是在现场检测过程中,由于提离值波动、铁磁性杂物等影响,使得漏磁检测量化结果会产生误差,甚至会产生误判。这对检测结果的准确性有很大的影响。本文研究了缺陷腐蚀产物与漏磁场之间的关系,利用有限元方法建立直径、深度相同腐蚀产物厚度不同的漏磁检测模型,通过计算得到不同腐蚀产物厚度模型漏磁场分布,对比分析结果表明:无腐蚀产物缺陷的漏磁场最明显,随着腐蚀产物厚度的增加,缺陷漏磁场变得越不明显。在实验室条件下进行了腐蚀产物影响实验,实验结果与有限元数值分析结果一致。     

Y型组合式微通道多相流流动形态实验研究

微通道设备具有高效的传热、传质能力,有利于实现气液多相流的有效混合,从而提高工业应用生产效率。但对于工业应用中,形状不规则的微通道的气液两相流流动形态研究一直是微通道研究的难点。本文基于优化过的Y型组合式微通道结构,进行了复杂微通道内部全流场流动显示实验,实现了对微通道内部不同流量下的气液多相流流动形态的综合测量,获取了基于高速摄像的微通道内部气液两相流分布,对Y型组合式微通道内部流型进行判别,并对气液两相间流动规律进行了数值模拟,提取了沿流道方向的压力分布。研究以时均特征面积为指标评判了不同流型下的时均气液高效混合区域面积。结果表明,气液多相流流型会显著影响气液多相流混合剧烈程度,大大促进了气液两相流混合效果,增大了气液接触面积。     

空气在立管外螺旋流动数值模拟及实验研究

实验研究了空气在立管外螺旋流动的传热和流阻性能,结果为空气在立管外螺旋流动的对流换热系数是空气横掠单管的2～3倍,并利用模拟软件PHOENICS对立管外空气流动进行了数值模拟,将其与实验结果进行分析比较,误差低于10%,证明是实验方法的有力补充并对此进行机理分析,这可为设计高效节能的立式螺旋隔板换热器提供参考.     

桥式翅片流动和传热性能的实验研究和数值模拟

对设计的桥式翅片换热器空气侧的传热和阻力性能进行了实验研究,将大量的实验数据进行了线性回归,得出了在实验雷诺数范围内传热和阻力性能关联式及特性曲线.对比可知,在相同泵功情况下桥式翅片换热器比相同尺寸的平直翅片换热器具有更高的传热性能.同时,对以上两种翅片空气侧的温度场和速度场进行了数值模拟,并利用场协同原理对模拟结果进行了分析.分析结果表明,桥式翅片换热器具有更高传热性能的根本原因在于翅片的桥式布置能有效地改善翅片温度场和速度场的协同性.     

混凝土梁的应力腐蚀断裂实验研究

本文研究了带裂纹混凝土梁的应力腐蚀断裂问题。首先确定了混凝土材料在五种腐蚀介质作用下的腐蚀度;然后,在1％盐酸溶液和荷载应力共同作用下,进行了四点弯曲混凝土梁的应力腐蚀断裂实验研究,给出了应力强度因子K_1与腐蚀断裂时间t的关系式,并进行了若干讨论。     

金属腐蚀速度的计算机辅助测定(Ⅰ)数值实验研究

研究了在极化曲线测定的基础上，采用最优化方法测定腐蚀参数的方法，选用了３种非线性拟合的方法（高斯牛顿法、麦夸特法及离散型拉氏变换法），用能产生指定标准偏差的极化曲线模拟数值实验，对３种方法的实用性，从标准偏差、测量点的位置和数目、体系转移系数值等对方法的收敛性和计算结果的影响进行了考察．     

开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟

对2排X型双向开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验研究, 在实验的 Re范围内得出了传热和阻力的性能关联式及特性曲线.比较得出,开缝翅片的传热性能远高于平直翅片,与单向开缝翅片相比,X型双向开缝翅片的性能更好.通过数值模拟得出了 X型双向开缝翅片的效率计算曲线.应用场协同原理,对数值模拟得到的气流在2片翅片之间的温度场、速度场、对流换热系数及压降在流动方向上的沿程变化进行了分析.结果表明,开缝翅片有效强化传热的根本原因是翅片开缝后改善了速度和温度梯度的协同性.     

汽轮机GX-1型调节阀流动特性的试验与数值研究

以汽轮机常用的GX-1型调节阀为研究对象，通过在阀座喉部、阀座渐扩段等阀体内各关键部位设置测点，利用微小型高频动态压力传感器及其采集系统进行多工况和多方位的试验研究，同时利用有限差分方法进行三维可压缩湍流数值模拟．通过理论分析、试验研究和数值模拟深入研究了阀内复杂的流动特性．结果表明，中小压比时阀内气流会出现流型反复交变，阀喉部附近流场最不均匀且不稳定，至使阀门的主要损失集中在喉部附近，而且可能引起气流的脉动．     

含内部冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的研究

针对深海油气输送管道中含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的屈曲问题,建立了一种更符合实际损伤的简化模型,得到了冲刷腐蚀屈曲类型分布图,提出了一个按不同分类屈曲形式计算含冲刷腐蚀损伤的90°弯管屈曲压力的显式经验表达式.根据试验数据,建立了含冲刷腐蚀损伤的90°弯管的原尺寸模型,通过用户自定义Python程序实现自主调整冲刷腐蚀的损伤参数(轴向范围、周向宽度、径向深度)及管道几何参数(椭圆度、径厚比和腐蚀比).通过将自定义程序嵌入Abaqus有限元软件,建立了冲刷腐蚀简化模型,开展系统的敏感性分析.分析表明,径向最大腐蚀深度会限制轴向范围影响和周向宽度影响程度,且径向最大腐蚀深度和冲刷腐蚀轴向范围会影响弯管模型的屈曲类型,出现了3种屈曲模态,研究表明不同的损伤参数导致3种不同屈曲模态:①A类屈曲,弯管端部及其附加直管部位率先发生屈曲;②B类屈曲,冲刷腐蚀最大深度截面的环向φ=45°处率先发生屈曲;③C类屈曲,冲刷腐蚀最大深度处率先发生屈曲.依据屈曲类型划分出冲刷腐蚀屈曲类型分布图.根据数值模拟和敏感性分析结果,结合多参数非线性回归分析,建立了无量纲屈曲压力pc/py和椭圆度?、径厚比?、弯径比?...     

运行过热器清洗中腐蚀及抑制的研究

全面分析了运行过热器化学清洗中的各腐蚀因素,并提出了相应的缓蚀对策。经试验,筛选出性能优良的缓蚀剂及缓蚀助剂。综合缓蚀对策在动态模拟清洗中获得满意效果。     

波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考查了流体在波纹管内的流动与传热情况,研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在湍流范围内,波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1.78~3.10倍,且最佳强化效果出现在Re=10000附近;文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程,对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。     

旋流泵流动研究

文章以分块非结构六面体网格划分计算模型,运用雷诺平均N-S方程和标准的k-ε双方程湍流模型结合SIMPLEC算法,数值模拟了旋流泵内部三维不可压湍流场,得出旋流泵内速度和静压分布,以此来更好的了解旋流泵的内部流动。     

风室压力损失对引射器流动的影响

实验测量了存在风室压损时引射器引射的二次流流量和风室压损;将测量的风室压损作为数值边界条件,利用有限体积法对存在风室压损时的引射器流动进行了三维数值模拟,并将数值和实验的二次流流量进行了对比,在此基础上,对实际运行情况下不存在风室压损时的引射器三维流动进行了数值模拟,并同存在风室压损时的流动进行了对比．结果表明,数值模拟结果与实验结果吻合较好,最大误差不超过4％,说明数值算法是合理可行的;压力损失使引射器的流动和引射流量等发生了较大变化,并且使测量的引射流量大大低于无压损时的情况。     

AZ31镁合金微区电偶腐蚀的数值研究

结合水平集函数方法及移动网格技术,利用有限元法模拟分析了离散型β相分布和连续型β相分布的AZ31镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为,通过解Nernst-Planck方程得到腐蚀过程中AZ31镁合金/NaCl界面的电势、氯离子及镁离子浓度分布,并通过扫描离子选择性电极实验验证了此模拟方法的可行性.模拟分析表明,当β相离散分布在α相周边时,在与β相相邻的α相区域腐蚀速率最快,形成腐蚀缩颈坑,坑内氯离子富集,进一步加速了α相的腐蚀,最终β相逐渐脱离合金进入溶液;当β相连续分布在α相周边时,α相不断被腐蚀,最终α相全部溶解而只剩β相,求解随即停止.扫描离子选择性电极实验结果表明此模拟模型可以对镁合金的电化学腐蚀进行较好预测和判断.     

液态锂铅在实验回路测试段中的流动传热模拟

液态金属与其合金已被广泛地应用于聚变堆包层,其中液态金属锂铅以其独特的中子性能和传热性能,在液态产氚包层中常被用作增殖剂与冷却剂.液态金属锂铅实验回路是研究聚变堆液态金属包层冷却剂载热性能和技术的最佳实验平台.为了探索高温液态锂铅在回路管道中的流动与传热,设计并计划建造一小型的液态金属锂铅实验回路,并应用大型计算流体力...     

海洋结构用钢的临界腐蚀疲劳试验研究

本文对两种新的高强度低合金钢在不同介质,阴极保护点位和载荷频率下的亚临界腐蚀疲劳特性进行了实验研究。实验得出了上述各因素对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响结果,并对各因素影响裂纹扩展速率的原因进行了分析。     

高温气冷堆球流实验的数值模拟研究初探

本文从球床高温气冷堆的球流实验系统特点出发,对通过理论途径模拟高温气冷堆球流实验系统进行了初步探讨。得出结论说明DEM模型对唯象学球流研究的模拟具有很好的准确性,在计算球流局部细节的定量特征上具有一定准确性,但还有进一步发展的空间。     

相变界面流动技术的计算精度

对用于固液相变问题数值模拟的界面流动技术的精度进行了讨论,分析表明对移动界面项使用一阶有限差分不能精确地描述界面的运动,特别是在解决如爆融情况下的高热流问题,建议使用二阶方法,其在所有情况下均可保证足够的精度。     

冻结管腐蚀对井壁附加力影响的数值分析

以实际矿井为研究背景,采用大型商业软件FLAC3D模拟了冻结管腐蚀对井壁附加力的影响,模拟结果显示,冻结管腐蚀所引起的附加力在底部含水层下部达到最大,在一定时间段内,该值随时间呈近似线性增加的关系.通过该值与底部含水层疏排水引起的竖直附加力的对比分析,冻结管腐蚀给井壁所带来的附加力不能忽视,底部含水层长期疏排水和冻结管腐蚀对井壁破裂均产生影响.