转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

方腔内热磁致空气自然对流数值研究

建立了处于空间中的孤立永磁体产生的永磁场中的二维方腔热磁自然对流模型,并通过数值计算的方法研究了方腔内空气在重力和磁化力驱动下的自然对流现象.在瑞利数105和磁场强度0.5~3.5T范围内,研究了梯度磁场对自然对流的抑制作用,给出了方腔内磁浮升力场,温度场、流场的变化以及方腔内壁面的换热特性.结果表明:高剩磁钕铁硼永磁体磁场可以明显的抑制方腔内自然对流,与重力场自然对流相比,方腔内流场和温度场发生了明显的变化,剩磁3.5T时Nu减小达47%.     

微矩表通道组散热器的对流与导热耦合换热的数值分析

采用数值计算的方法，对底面加热的微矩形通道组内充分发展区层流对流换热与导的耦全换热进行了分析。得到了沿通道周边的局部努塞尔特数和总体平均塞尔九与固体基材的导纱数、液体的导热系数及微矩形通道的高宽比间的关系。     

椭圆发热体倾角对方腔内自然对流的影响研究

通过数值模拟的方法,研究了方腔内椭圆形发热体的倾角对腔内自然对流的影响.分析了不同Ra下方腔内速度场和温度场的分布,以及方腔壁面和椭圆表面换热随Ra和倾角的变化规律,并与方腔内置等周长圆形发热体的换热进行了对比.研究结果表明:椭圆长轴垂直放置时表面的Nu最大;Ra=10~6时,长轴垂直放置时比水平放置时的Nu增大10.8%,比等周长圆的Nu增大4.6%.     

内置圆形发热体二维方腔内自然对流数值研究

采用数值模拟的方法分析了内置圆形发热体位置对二维方腔内自然对流的影响.结果表明:相同Ra下,发热体越靠近底部,方腔内自然对流越强,发热体表面Nu也逐渐增大;在低Ra下,发热体位于方腔左右两侧时的Nu大于中间位置的Nu,随着Ra的升高,发热体在方腔中间位置的Nu逐渐高于在左右两侧位置的Nu;Ra=104时,底部左右两侧位置的Nu比底部中间位置的Nu大8.78%,而Ra=106时,底部中间位置的Nu比底部左右两侧位置的Nu大8.44%;Ra=106时,发热体位于方腔底部中间位置和上部两侧位置时,Nu分别达到最大值和最小值,最大值比最小值高18.63%.     

矩形单元内癸酸熔化特性的数值模拟与实验

采用焓-多孔介质模型模拟右侧恒温加热的矩形单元内癸酸熔化过程,实验中相变单元前后均设置玻璃观察窗,通过拍照法捕捉相界面位置,验证了模拟计算的准确性,在此基础上,研究了癸酸在不同边界温度条件下熔化时矩形单元内温度分布及相界面变化情况,并分析了癸酸熔化平均努谢尔特数及熔化速率的变化规律.结果表明:平均努谢尔特数随傅里叶数增加逐渐下降,且下降速率渐缓;熔化速率随壁温单调增加,熔化分数与斯蒂芬数、瑞利数、傅里叶数成指数关系,指数系数分别为0.6635、0.1906、0.8535.     

三维封闭方腔自然对流换热的数值模拟

利用非交错网格上求解三维不可压缩Ｎ－Ｓ方程方法，对三维封闭方腔自然对流换热问题进行了数值模拟，并得到了Ｒａ数为１０＾３￣１０＾６的方腔内自然对流的流型和传热场信息，文中给出了计算结果及比较。     

涡产生器高度对换热器传热影响的仿真分析

用数值方法分析了涡产生器高度对带分流器的曲面矩形涡产生器式翅片传热与流动的影响,为使用这类换热器的设计提供了理论依据.研究表明,在翅片间距为2.4 mm涡产生器高度为1.4 mm,1.7 mm,2.0 mm和2.3 mm时,在同一雷诺数Re下,涡发生器高度1.7 mm时产生的二次流强度最大.随着雷诺数Re的增大,努塞尔数Nu也不断增大,阻力系数f减小.在同一雷诺数下,不同曲面矩形涡发生器高度时努塞尔数Nu相差不明显,阻力系数随着曲面矩形涡发生器高度的增大而增大.二次流强度Se与努塞尔数Nu存在唯一对应的关系,二次流强度Se越大,努塞尔数Nu也越大,传热效果更好.以强化因子为衡量标准优选,曲面矩形涡发生器高度1.7 mm获得最佳的综合性能.     

沥青路面微波热再生传热模型与解法

为了获得沥青路面微波热再生过程的温度场,基于传热学理论,分析了微波加热过程的传热形式,建立了三维非稳态的传热模型,研究了传热模型的边界条件,求解了对流换热系数及辐射换热发射率,根据能量守恒原理,确定了内热源强度,实现了电场到热场的转化。采用交替方向显(ADE)格式,提出了传热模型的数值解法,对实测温度进行拟合,并建立了传热边界条件数学模型,仿真求得模型的可视化数值解。结果发现:加热450 s时,沥青混合料大部分区域接近70℃,加热600 s时,达到80℃,加热到750 s时,温度迅速上升到110℃左右,这表明热量传递随加热时间是非线性的,必须精确地选择加热时间以保证修补质量。     

封闭长方体内Benard花纹的三维数值横拟

对小长宽经的长方体封闭腔内的Ｂｅｎａｒｄ花纹进行了数值模拟。计算了不同长度比及Ｒａｙｌｅｉｇｈ数下的速度和温度场,计算所得与实验观察到的花纹非常相似。计算结果表明,三维情况下Ｂｅｎａｒｄ花纹的形成受宽比、Ｒａｙｌｅｉｇｈ和Ｐｒａｎｄｔｌ数等因素的影响。     

过程参数描述的等壁温平行平板间层流对流换热特性

传热过程中的过程参数为傅立叶定律定义的热通量.对等壁温平行平板间层流对流换热进行过程参数描述,揭示了壁面上和流体内部流动速度和速度梯度对对流换热的贡献.结果表明:如果把传热过程以过程参数进行描述可以获得对传热的深刻表述和理解.     

船用燃机碳氢燃料流动传热特性研究

本文针对船用化学回热燃气轮机回热通道内碳氢燃料流动传热特性,构建了基于RK-PR立方型状态方程及其混合规则高温裂解态碳氢燃料的热物性计算模型,建立了准一维高温碳氢燃料流动-传热-热裂解计算模型.相关计算结果表明:雷诺数的峰值随着质量流量的增加而向回热通道出口方向增大,对流换热效果增强;回热通道截面内径越大,对流换热系数...     

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

背风壁面热流对开窗建筑颗粒传播的影响

以汽车尾气释放的细微颗粒作为污染物研究对象,选取某住宅小区为背景建立了相应的物理模型。以三维湍流模型为基础,采用CFD软件在不同背风壁面热流密度情况下,对不同风速、不同风向工况下的开窗建筑周围流场进行了数值模拟计算,分析了不同情况下颗粒浓度分布的规律。结果表明:背风壁面有热流的开窗建筑,偏向风更有利于建筑街区内部的颗粒污染物随风向建筑外侧的运输;风速对不同位置处的颗粒的稀释作用是有一定临界值的,超过临界值则会阻碍颗粒物的传播;背风壁面热流所形成的热效应对流场以及污染物的影响视风速大小不同而有所差异,对于较小风速,颗粒污染物的传播主要受热泳力的驱动,而较大风速时,风场则起着主导作用。     

圆管平直翅片散热器翅片导热系数对其传热特性影响

圆管翅片式散热器是空调冷凝器、蒸发器常用的一种散热设备.提高该种散热器的传热性能、降低运行阻力可以减少机械能的消耗,减少排放.采用了完全耦合的数值方法对不同翅片材料下散热器在工况、结构不同时的性能进行了研究.分析了努塞尔数Nu、传热系数K随着翅片导热系数、管间距的变化关系.进一步分析了翅片材料、管间距对翅片表面传热性能的影响.     

隧道火灾不同CFD模型的对比分析及试验验证

为筛选出适用于隧道火灾模拟、科学经济的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模型,为复杂结构的隧道内发生火灾时的数值模拟提供科学参考,基于Heskestad羽流理论,提出传质体热源模型。使用FLUENT软件对比不同物理模型、燃烧模型等的计算结果,并开展缩尺试验进行验证。结果表明,不扩大计算域可能造成顶棚下方温度的不对称分布,而隧道两端扩大的计算域能够消除不合理的边界条件对隧道内温度场的影响。布辛涅斯克(Boussinesq)近似理论假设空气物性不变,但实际上空气的热扩散系数会随着温度的升高而提高,因此使用布辛涅斯克近似的原则得到的温度与实际差异较大。提出的传质体热源模型能够较准确地预测隧道顶棚下方的最大温度,案例的计算误差在10%以内。然而,该模型没有考虑壁面对流散热和空气卷吸的情况,因此在一定程度上高估了纵向温度分布。     

轿车发动机舱内流动与散热特性数值研究

将整车热管理系统作了模型简化,对发动机舱内的流动特性进行了数值模拟,给出了流经冷凝器的质量流率和ETA值与车速和风扇转速的关系.在此基础上,分别对考虑与不考虑辐射时各种工况下发动机舱的散热特性进行分析.数值结果表明:怠速工况下发动机舱的热环境问题主要是前端空气再循环降低了车辆空调系统和冷却系统的散热效率;满载爬坡工况发动机舱的热环境情况最为恶劣;高速工况时,即使关闭风扇也能保证发动机舱良好的热环境状况.     

空调客车车体顶部弓形封闭空腔自然对流换热研究

本文应用自然对流换热理论和数值计算方法,对空调客车车体顶部弓形封闭空腔自 然对流换热规律进行了模型研究,用数值方法求出了空腔当量导热系数,同时用差 分干涉仪对同尺寸模型进行了实测,两者结果取得了较好的一致。      

圆柱形密闭空间内近壁火烟流瞬态分析

为了研究圆柱形密闭空间内近壁面火灾烟气的流动状态,运用大涡模拟和混合分数的方法对横剖面直径为3.2 m,纵向长6 m的圆柱形舱室内的模拟火灾实验进行了三维数值瞬态分析.研究结果表明,空气从单一方向进入火羽流,热烟气流动过程中受拱形壁面限制效果明显,横剖面非火源处的烟气层分层不甚明显,距火源中心2.35 m处,横向烟气传播的危害性比纵向大,同时表明数值模拟结果能较好的反应烟气流动的规律.     

地铁车空调风道挡板对车厢内温度均匀性的影响

以某地铁中车为研究对象,采用标准的κ-ε湍流模型对空调风道及车厢内部三维空间区域定员230人工况下的空气流动和传热状况进行了数值分析,并对空调通风设计方案做量化评估,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热等多种传热过程.由计算结果可知,风道第8个出风口有空气逆流现象且车厢内部温度分布不均匀.针对上述缺点,对第8个出风口周围挡板相对位置及数量进行调整.新方案消除了风道出风口逆流现象,车厢内人体舒适区的温度分布均匀性得到改善,温差由原方案的4℃降为2.5℃.