气液分离式管内凝结冷凝器的实验研究

设计了一种新型气液分离式管内凝结冷凝器,对该冷凝器进行了实验测试,并与卧式壳管式冷凝器进行了对比分析.研究结果表明:在质量流量为220~330kg/h,饱和温度为35℃、40℃和45℃时,气液分离式管内凝结冷凝器的传热系数线性增大.在高质量流量下,其传热性能明显优于卧式壳管式冷凝器.实验条件范围内,采用气液分离式管内凝结冷凝器的系统比采用卧式壳管式冷凝器的系统制冷剂的出、入口压降降低了45.1%~50.7%,排气压力提高了约1.9%,COP提高了5.0%~9.3%.气液分离式管内凝结冷凝器具有更好的换热性能,有效提高了系统的效率.     

竖直管内R113降膜流动数值模拟

为研发有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用RNG k-ε模型对氟利昂(R113)竖直管内气液两相逆流降膜进行数值模拟。对液膜的流动形态和速度特性进行详细的分析研究。研究发现在沿管长方向的流动过程中,流速呈现出逐渐增大的趋势,但随着流动的发展,这种增势变缓。膜厚由均匀变至厚薄交替并呈现出平稳段、波动段和震荡段三种不同的流动形态,虽然出现震荡波动但无断裂,与理论值对比模拟结果较可靠。     

液-固两相流在垂直管束中的稳定性分析

通过对液-固两相流在垂直等径流中流动的稳定性分析,讨论了v*、ρ*_s、Fr及Re等无量纲参数对管束系统稳定性的影响。结果表明,这些参数可分为3类:数值增大时使系统趋于稳定的参数有v*、ε、e/D、ζ;数值减小时使系统趋于稳定的参数有ρ*_s、Fr、u*、D*;数值变化时对系统稳定性影响不明显的参数有n、Re。     

竖直U型地埋管传热性能数值模拟

对土壤源热泵系统在制冷季中垂直U型地埋管的传热性能进行数值模拟,揭示U型管入口水温、入口流速和回填材料导热系数对地埋管传热性能的影响规律.计算结果表明:在30~60°C的入口温度范围内,当雷诺数从3 000提高到11 000时,会使地埋管热流量增大10~23W,但会导致流体进出口温差降低0.2~1.34°C,在工程应用中流体进口流速要控制在一定范围内.水的入口温度和雷诺数分别为45°C和7 000时,回填材料导热系数从0.5 W/m·K增大至2.5 W/m·K,U型地埋管的热流量增大了将近2倍,也就是说在工程应用中,如果在回填土中掺混一定比例的保水材料将会增强埋管换热,并防止埋管长期运行时由于土壤本身保水性差使得土壤板结从而导致埋管失效.模拟结果与实验数据进行对比吻合较好.     

振荡管内非定常流动的数值模拟

建立了振荡管内非定常流动与传热的数学模型 ,分别采用Godunov格式和控制容积法对气动方程及传热方程进行离散 ,得到了管内压力波形、气流速度及温度随时间的变化历程 .所得管内压力波在波形和相位上与实验结果吻合较好 ;排气初期的气流速度最大且温度最低 ;管内出现强反射激波 .提出的求解Riemann问题迭代初值可使迭代快速、稳定收敛     

垂直管道中气液两相流流型辨识研究

针对气液两相流动中，不同流型下的压力变化和空泡率变化不一样的问题，研究采用压力传感器及新型的电容空泡率传感器来测量垂直管中各种流型的压力波信号及空泡率信号，并以此辨识流型。通过实验得到了不同流型的压力波时序图，压力波频谱图，空泡率时序图。并给出了各种流型的辨识准则。     

外加静磁场离心式中间包的流场数值模拟

中间包的流动形态不仅影响钢液成分及温度的均匀,而且也直接影响夹杂物能否漂浮致钢渣层去除。本文以离心式中间包为对象,采用ANSYS CFX研究了均匀静磁场下中间包的流动形态。结果表明:在外加均匀静磁场情况下,中间包内钢液的流动变得更加稳定,有利于对自由液面波动的控制;随着坝高的增加,80%左右区域的自由液面波动会逐渐趋于零,采用较小的磁感应强度更有利于去除夹杂物。     

竖直槽道中泡状湍流的数值模拟研究

利用直接数值模拟技术计算研究了泡状槽道湍流问题,着重研究了当重力方向和流动方向反向(逆流方向)和同向(顺流方向)时气泡运动和湍流脉动的相互作用.比较了泡状槽道湍流和纯剪切槽道湍流的流场统计特性,分析了气泡在流场中的分布规律,讨论了气泡在湍流流场中的脉动运动特性及其对湍流近壁结构的影响.计算结果表明,逆流泡状槽道湍流中,气泡增强流体运动,湍流的统计特性增强;而在顺流情况下,气泡对流体运动的作用相反.     

分隔板结构对挤出流动影响的数值分析

采用有限元数值分析方法,分析了分隔板结构对挤出流动平衡性的影响,指出其调节流动均匀性的效果是非常明显的,对于型材截面上相邻区域壁厚相差悬殊的情况,采用分隔板结构是减小横向流动、提高挤出流动均匀性的最有效措施之一.针对分隔板有限元建模困难问题,提出了用边界约束条件替代模具结构几何特征的方法,其分析结果和采用真实分隔板结构时的分析结果基本一致,说明所采用的处理方法是合理的、有效的,能够大大降低有限元建模的困难性,提高分析效率和速度.     

汽车空调多元平行流冷凝器的数值模拟

介绍多元平行流冷凝器的结构类型特点和前人的试验及理论研究成果,利用有限元软件对冷凝器空气侧百叶窗翅片的耦合传热进行数值模拟计算,揭示空气侧百叶窗翅片内部的流场结构,研究迎面风速和翅片间距变化对多元平行流冷凝器传热和流动性能的影响. 结果表明,多元平行流冷凝器换热性能随迎面风速的变大先变好,后趋于恒定;在其它结构参数不变的情况下,较小的翅片间距可获得较好的换热性能. 同时,在进口制冷剂流量相同的情况下,对3组不同扁管伸入集流管深度H模型进行数值模拟,得到制冷剂在各模型下出口流量情况.     

The effect of surface tension on flow condensation in vertical small-diameter tube

The effect of surface tension on flow condensation in vertical small tube with inside diameter of 1 — 5 mm is compared with that of gravity and shear stress in different gravity environments at low Reynolds number, which is less concerned in former studies. The present study indicates that surface tension is the most important factor affecting flow condensation, but it is weakened by shear stress as decreasing tube diameter in a microgravity environment. In a normal gravity environment, body force is the dominant effect that is weakened by shear stress as decreasing tube diameter , while the effect of capillary pressure drop due to surface tension is enhanced. The work will be helpful in understanding the characteristics of heat pipe or capillary pumped loop (CPL) at low Reynolds number.     

凝汽器管程组合转子运行寿命分析

对组合转子在凝汽器中的运行寿命进行了研究,采用长度测量及称重法对转子、钢丝绳和限位件的磨损情况进行了分析,并讨论了转子、钢丝绳和限位件对组合转子寿命的影响。结果显示,经过17个月的运行,转子的最大径向减少量为0.25mm,占转子外径的1.17%;限位件与转子配合的大端面有划痕,划痕的大小跟限位件大端面的平整度有关;限位件大端的平均磨损质量为0.0150g,若按大端面占总质量最低限度的20%计算,限位件大端面的工作时间为94个月;钢丝绳外径尺寸无变化。以上结果说明转子与钢丝绳对组合转子的寿命影响比较小,限位件大端的寿命对装置正常运行的稳定性起决定性作用。     

客车空调多元平行流冷凝器模型

文章分析了客车空调的运行特点以及对冷凝器的性能要求,介绍了多元平行流冷凝器的技术优势,对平行流冷凝器的流动和换热过程进行了深入分析,建立了一维准稳态数值计算模型,并在BJX10E客车空调上进行了应用设计和空调性能对比实验。结果证明,平行流冷凝器性能较传统的管片式冷凝器有较大提高,是一种可以提高客车空调能效、实现轻量小型化的新型换热器。     

澄清室内液-液分相的研究

从分析澄清过程中三个不同层次的速度分布出发,认为重力沉降是分相的主要推动力。以凝聚层厚度趋向零作为设计澄清器长度的标准,依次推导出一组方程式来计算澄清时间。当此时间大于或等于Jeffreys和Davies用理论分析得到的凝聚时间时,该设计被认定是合理的。用上法设计了一套带有锥形放大沉降面积和浅底的澄清室,经实践证明与理论计算相当吻合。     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.     

沈家河水库垂向二维水流的数值模拟

针对沈家河水库宽深比较小,相关参数如流速、温度的变化水平横向比垂向变化较小,建立垂向二维水流模型,在垂向做 变换,将变域变为规则区域,通过采用有限差分等方法进行计算,对沈家河水库的二维水流模拟结果的恰当的,建立的模型有正确的。     

鱼雷发射管跟随流体射流噪声的数值计算

为了定量分析鱼雷出管后形成的瞬态射流噪声在总的发射噪声中的贡献程度,采用计算流体力学和计算声学相结合的混合模拟方法对两种速度下的定常射流噪声进行了预报和分析.射流噪声模拟时考虑艇体壁面限定影响,湍流涡捕捉采用大涡模拟方法,声传播计算采用边界元数值声学方法.结果表明:射流束集中穿过艇体壁面上的防波板出口,仅有少数流体在发射水舱内折转涌动;艇体壁面存在破坏了发射水舱内射流束与周围流体之间剪切层的形成,艇体壁面外湍流涡结构与射流混合区理论形状一致;射流噪声主要贡献频带位于100Hz以内和300Hz~1kHz范围内,且以低频段为主;偏离射流轴向方向时,辐射噪声显著减小;电磁式鱼雷发射装置的声学优化空间显著.     

突扩管流动形态的数值模拟

针对油品在管道中运输时常常遇到边界突然扩大的流动状态。分别建立突扩管的物理模型、数学模型,并应用软件模拟不同雷诺数、不同突扩比下的管内流体的流动形态,得出了不同雷诺数下轴向压力的变化趋势以及局部水头损失随突扩比的影响规律。结果可以很好地反映突扩管流的基本特征。对于石油生产中常见的此类问题的研究具有重要的意义和作用。     

The bubble leakage mechanism for vertical upflows by the phase separation concept

Recently,our research group proposed the phase separation condenser tube,in which a mesh cylinder was inserted to form the flow structure of‘‘gas near the tube wall and liquid in the tube core’’,significantly enhance the condensation heat transfer.But the bubble leakage towards the core region may worsen the heat transfer enhancement.In order to prevent the bubble leakage,the critical criterion was proposed based on the Young–Laplace equation,considering the inertia force,viscous force and pulsating flow.It was found that the critical criterion depends on the dimensionless parameter G*,the We number and a coefficient C.The numerical model was developed in terms of the volume of fluid method to predict the two-phase laminar flow in the phase separation condenser tube.The results show that the bubble leakage takes place at the bubble tip,which is agreed with the experimental observations.The critical curve distinguishing the non-bubble-breaking and bubble-breaking was obtained by comparing the bubble dynamics at different G*and We.The coefficient C was determined.The critical criterion for the bubble leakage is given as G We0:22We0:99349 G4:7 103 We0:00651t196:39We0:006514cosa DHW,providing the design and operation guidance for the phase separation condenser tube.     

大型筛板塔上两相湍流的数值模

运用CFD数值模拟方法 ,建立了大型筛板塔塔板上气液两相流双流体模型 ,数值求解了三维速度场分布。文中应用κ ε模型封闭雷诺方程 ,构成了二方程湍流模型 ,附加关系采用了修正GRACE相间曳力模型。CFD模拟结果与实验值进行了对比 ,真实地反映了塔板上三维混乱的流体力学特性 ,并揭示了液相的回流现象。