纳米流体沸腾传热研究进展

综述近年来纳米流体在池沸腾和流动沸腾传热领域的实验研究和数值模拟研究.实验包括纳米流体沸腾传热的临界热流密度、沸腾换热系数以及换热机理方面的研究,并简要分析纳米流体强化或弱化沸腾传热的主要原因.数值模拟主要介绍格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)在纳米流体沸腾传热领域的最新研究进展,包括基于不同的LBM模型模拟气泡产生、成长到脱离壁面的过程,对气泡的脱离直径和频率进行分析.最后展望纳米流体沸腾传热的发展方向.     

不同孔密度泡沫铜在不同压力下沸腾换热试验研究

以去离子水为工质,探究了不同孔密度泡沫铜在不同压力下的沸腾换热性能.实验结果表明:泡沫铜表面生成汽泡的总体积大于光滑表面生成汽泡的总体积.孔密度对泡沫铜的沸腾换热性能有很大影响,在试验参数测试范围內,泡沫铜的沸腾换热性能随孔密度的增加先增强后减弱,70PPI为最佳孔密度.相对于光滑表面,压力越大,高孔密度金属泡沫的强化沸腾换热能力减弱.     

纳米流体强化传热实验研究进展

随着对纳米流体研究的逐步深入,纳米流体作为一种新型强化传热介质,呈现出了与传统流体迥然不同传热性能.文中综述了近年来纳米流体的制备、稳定性、强化换热性能等方面的最新实验研究进展,并对实验结果进行了简要分析,给出了在不同传热方式下影响其传热性能的主要因素,同时针对纳米流体实验研究的发展方向提出了展望.     

采用IPSA法对水平管内流动沸腾传热特性的分析

采用英国D.B.Spalding教授提出的一种两相流计算方法--IPSA方法,对水平管内R12的流动沸腾进行了数值模拟,并且与实验数据进行了比较.结果证明这种方法能够较好对管内两相流动沸腾的传热特性进行分析.     

采用IPSA法对水平管内流动沸腾传热特性的分析

采用英国D.B.Spalding教授提出的一种两相流计算方法－－IPSA方法，对水平管内R12的流动沸腾进行了数值模拟，并且与实验数据进行了比较。结果证明这种方法能够较好对管内两相流动沸腾的传热特性进行分析。     

新型冷却介质在船用柴油机上的应用

采用高载热密度、高传热性能的冷却介质是解决船用柴油机大功率化、紧凑化的有效途径.综述了纳米流体冷却介质在柴油机上强化传热的研究进展.针对船用柴油机散热要求,提出了具有高载热密度的相变流体冷却 技术.研制了石蜡乳状液相变流体并分析了其在船用柴油机上应用的相关性能.为了强化相变流体的传热性能,结合纳米流体技术,制备了纳米粒子/石蜡乳状液复合相变流体,并阐述了该流体在船用柴油机上的应用特点.最后探讨了新型冷却介质在柴油机上应用需要解决的关键问题.     

纳米流体水平管内沸腾流型的模拟研究

利用UDF编程定义纳米流体相变源项,对Al2O3-H2O纳米流体在水平管内的沸腾过程进行了数值模拟,分析研究了纳米流体在水平管内沸腾的流型特点,结果表明水平管内沸腾蒸发产生的相变含气率沿着管长方向不断增加,但相同截面位置纳米流体的含气量高于纯水的含气量,有助于强化流体的扰动与混合。对于不同浓度的Al2O3-H2O纳米流体的流型研究表明：颗粒浓度对于纳米流体管内沸腾过程的影响不大。随后将纳米流体与纯水的流型进行比较,结果表明Al2O3-H2O纳米流体使得管内沸腾更剧烈,也更容易沸腾,这将改善水平圆管的流动特性。     

船舶发电柴油机冷却腔内沸腾两相流数值模型研究

现代船舶发电柴油机冷却系统设计趋势朝着小型化、整凑型发展,沸腾传热因高效换热能力而备受关注。本文以CFX欧拉双流体模型为基础,通过CCL语句添加用户自定义程序实现对低压系统时矩形通道内过冷流动沸腾的数值模拟。采用Kurul和Anglart修正的过冷度线性关系描述气泡直径;通过改进封闭方程以及经验式,进而改善模型计算收敛性和精度,对不同流动参数下矩形通道内过冷沸腾两相流进行实验与计算对比。计算结果表明随着壁面热流的增加气相体积分数增加;通道质量流量增加气相体积分数下降。该数值模型的建立可为真实船舶发电柴油机冷却水腔沸腾两相流分析奠定基础。     

泡沫铜式和微槽式均温板散热性能的对比研究

建立了较为完善的均温板性能测试实验台和可视化试验系统,研究发现:泡沫铜均温板的传热性能优于微槽式均温板,不同热流密度下的轴向热阻与市售均温板相当;在未失效前,均温板热阻达到0.2 K/W;影响均温板性能的主要参数是毛细压差力、渗透率和充注率,毛细压差力的提高对均温板的性能提升有着显著的效果.在可视化试验中,对于泡沫铜均温板,当充液率和热流密度较低时,蒸发面的传热主要是薄液膜蒸发机制;而当充液率和热流密度较高时,均温板内蒸发面的传热为池沸腾机制.对于微槽式均温板,当热流密度较高时,能明显观察到微槽内产生的气泡,即均温板蒸发面的传热属池沸腾机制.     

高速高温射流冲击传热特性的数值模拟

射流冲击传热作为一种有效的强化传热方法,射流冲击参数直接影响其传热效果.本文采用数值模拟方法对高速高温射流冲击的传热特性进行了研究,特别研究了喷嘴与冲击面间距离及喷嘴轴线和冲击面间的夹角对其传热特性的影响规律.研究结果对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及工程应用都有非常重要的指导意义.     

以泡沫金属为吸液芯的纳米流体热管传热性能试验研究

从热管的吸液芯对传热性能的影响出发,分别对以铜材泡沫金属和丝网为吸液芯的热管进行了传热性能试验研究,两种热管的工质都为质量浓度为1％的Al2 O3纳米流体。试验结果显示泡沫金属吸液芯热管在等温性、换热系数和传热极限等方面都要比丝网吸液芯热管更好,泡沫金属吸液芯热管的传热性能要优于丝网吸液芯热管。     

我研制成世界第一台新型冷凝蒸发器

我国科学家经过多年攻关，在冷凝器的传热机理等方面的理论研究获得重大突破，在国际上首次发现了“类环状流沸腾传热强化新机理和紊流液膜冷凝传热强化新机理”，并依据这一理论发明了世界上第一台具有国际领先水平的“类环状流”新型冷凝蒸发器。对此有关专家指出，这种基于基础研究成果所进行的新型产品研制，是一种最有成效的研发模式。 低温冷凝蒸发器广泛应用于制氧、化肥生产及其他石油、化工、炼油等设备中。国内外现有的这类冷凝蒸发器均采用传统的相变传热机理和结构，传热效率低，由此导致这些大型设备中的冷凝蒸发器不仅体积…     

热交换技术的研究开发新动向

本文从传热机理出发,分别就如何进行强化对流传热、冷凝传热、蒸发传热及沸腾传热,论述了研究开发的新动向。还论述了目前世界上评价强化传热的几种方法。     

船-冰碰撞下冰材料有限元数值方法研究进展

浮冰碰撞下极地船舶结构响应研究是当今的热点话题.由于冰体是一种包含着固体冰、卤水、气体以及杂质等较为复杂的天然复合材料,其力学性质受盐分、杂质等成分含量,以及温度、应变率和形成年份等因素影响较大,开发准确有效的冰体材料本构模型以及有限元数值模拟方法是船-冰相互作用研究的关键难点问题.本文总结了几种常见的冰体有限元数值材料模型,如各向同性弹性失效材料模型、弹塑性材料模型、损伤材料模型以及可压碎泡沫型材料模型等;此外,选取了三种模型实验工况,开展了与实验场景相对应的不同冰材料模型下有限元数值模拟,对比分析了各自冰材料模型的特点以及应用局限;最后,总结了用于船-冰碰撞数值模拟的冰材料模型准确性和可行性评估方法,以便给今后所开发的冰材料数值模型提供验证手段.     

船用柴油机冷却水CFD分析及沸腾传热研究

针对高强化发动机的热负荷问题,寻求适当的冷却水量、压力及合理的流场分布是柴油机冷却水腔设计的重要一环。本文以某船用柴油机气缸盖-气缸套冷却水腔为研究对象,通过冷却系统一维仿真得出边界条件,利用FLUENT软件对冷却水腔的冷却水流场进行数值模拟。通过对三维流场的分析,对水腔的压力损失、流场分布给出了恰当的评估并指出了流动优化的方向。为研究发动机冷却水腔内存在的过冷沸腾传热现象,借助于空泡份额(单位容积中气泡所占的百分比)的概念,提出和建立了一种基于单相流的沸腾传热计算方法。     

水力机械中的空蚀研究综述

空蚀是危害水力机械安全稳定运行的主要因素之一。针对该课题的研究不但涉及复杂的多相流相变问题,还涉及固体材料应变与质量损失问题。本文从试验方法、理论模型和数值预报方法三个方面对国内外空蚀问题的研究进行了概述,简要分析了目前各领域的发展现状与存在问题,指出目前主要有直接测量、间接测量以及同步测量的空蚀试验方法,并评述了各方法的优缺点;介绍了不同的空蚀理论模型及衍生的相应数值模拟预测方法;最后总结了空蚀问题研究的发展方向。     

舰船砰击载荷及结构动响应研究综述

砰击是个强非线性现象,严重砰击引起的船体局部和整体结构的动响应会威胁船舶结构强度,该问题一直深受船舶设计者和研究人员的重视.文章侧重从结构动响应角度,从理论分析、数值模拟以及实验三方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,指出尚待解决的问题和今后的研究方向.     

壳管式换热器强化传热技术研究进展

从传热过程方程式出发,分析了强化传热的主要方法,并详细介绍了壳管式换热器管程和壳程各种强化技术和强化传热机理的研究进展,为壳管式换热器高效换热的方法研究提供了一定的参考。     

冰区航行船舶冰阻力研究方法综述

船舶在冰区航行时的冰阻力性能一直是国内外关注和研究的重点。冰阻力的研究主要集中在经验方法、数值模拟和实验研究三个方面。同时,由于冰区船舶在航行过程中频繁地与冰层或浮冰产生碰撞,海冰的材料结构和力学性质对冰阻力的研究有重要影响。文章从冰的物理力学特性出发,简要回顾几种重要的冰本构关系模型及其适用性;并从经验方法及试验与数值模拟相结合两个角度,回顾和讨论浮冰区和平整冰区中船舶的冰阻力性能研究进展;最后,基于研究现状提出尚需进一步解决的问题。文章旨在介绍冰区船舶冰阻力性能的研究进展,望能为后续冰阻力研究提供参考。     

深水爆炸载荷及对潜艇结构毁伤研究进展

深水爆炸载荷及对潜艇结构的毁伤研究可以为反潜武器的高效毁伤和潜艇结构的安全性提供必要支撑.长期以来,研究人员在水下爆炸领域取得了巨大的进展,但研究成果大多基于浅水模型,深水爆炸领域仍存在许多问题有待研究.本文从实验研究和数值模拟2个方面综述深水爆炸领域的国内外研究进展,报告深水爆炸实验技术和数值模拟技术研究现状,总结水深对水下爆炸冲击波、气泡载荷特性和潜艇结构毁伤特性的影响规律,对该领域有待研究的问题进行展望.