海洋核动力平台PRHR HX池沸腾换热特性研究

为了研究海洋核动力平台非能动余热排出换热器(PRHR HX)池沸腾换热特性,设计搭建功率比1∶50的实验装置,研究PRHR HX运行过程中池沸腾传热特性,评价传统经验关系式在预测PRHR HX池沸腾换热系数时的适用性。实验结果表明PRHR HX局部池沸腾换热不均匀,PRHR HX下部沸腾强度明显弱于上部;随着热负荷升高,池沸腾换热趋于均匀。实验数据拟合所得到的半经验换热关联式与实验结果符合良好,偏差在±9%以内。研究结果可为海洋核动力平台非能动安全系统设计提供参考。     

LNG在微小通道中沸腾流动与换热特性的数值研究

针对LNG在亚临界状态下的工作要求,利用VOF多相流模型对LNG在1 mm、1.5 mm、2 mm和2.5 mm共4种直径微小通道内的沸腾流动与换热特性进行研究,操作压力为0.1 MPa,热通量为40.9～385.4 kW/m²,质量通量为110～600 kg/m²·s。研究结果表明：在直径为1.5 mm、2 mm和2.5 mm的微小通道中,观察到了泡状流、弹状流、波状-环状流、过渡流和雾状流5种流型,而对于直径为1 mm的通道,没有观察到弹状流和过渡流,却出现了受限泡状流和柱塞流,且发现流型随通道直径的减小而转变加快,不同管径中的流型种类以及所占通道比例不同。当通道直径由2.5 mm减小到1 mm时,在波状-环状流区域对流换热系数提高了24.6%,但压降增加了50.1%。当质量通量增加到600 kg/m²·s,对流换热系数提高了22.6%,压降增加了55.8%。     

稀薄性对微通道气体流动换热特性影响数值分析磁

在微通道二维简化模型下,通过控制方程的无量纲化处理,对空气在滑移区稀薄性影响下的流动特性进行了研究与数值分析。研究结果表明,泊肃叶数（ Po数）在进口与出口处较大,沿程其他位置的 Po数为定值。随着克努森数（ K n数）的增加,稀薄性增强,壁面滑移变大,Po数减小。文中给出 Po数的一维理论表达式,发现该公式与实验值较吻合。最后,通过对比验证表明,平均努塞尔数（Nu数）随着 Kn数的增加而减小。     

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.     

焊接温度场中复合换热系数的分析

在焊接温度场的模拟中,换热系数与焊件的冷却过程密切相关.根据传热学的相似理论,计算随时间变化的对流和辐射系数,将其转换为复合换热系数,实时地加入到温度场的计算过程中去,模拟得到焊件在空气中自然冷却时的温度场.与采用恒定换热系数得到的结果比较,文中提出的确定和施加换热系数的方法更为合理.     

超临界LNG在新型船用换热器冷通道内流动换热特性研究

本文在新型换热器冷通道内,对超临界状态下LNG的对流换热过程进行数值模拟,分别研究入口温度、入口质量流量和壁面热流密度对超临界甲烷流动与换热特性的影响,提出一种在直通道中加入凹槽结构的强化换热模型。首先采用Ansys Space Claim对换热通道进行几何建模,再使用Siemens STAR-CCM+仿真软件对模型进行网格划分和求解。研究发现：局部对流换热系数随着入口温度的升高有所降低,努塞尔数变化趋势与局部对流换热系数变化趋势大致相同,在斜通道内,超临界LNG具有更好的换热性能;当通道入口质量流量和壁面热流密度增加时,局部对流换热系数也随之增大;凹槽结构对换热器换热性能有较大的提升,对综合性能的提升较小。     

超临界LNG在印刷板式汽化器微细流道内的流动与换热性能数值研究

以印刷板式汽化器内直径1.5 mm的微细流道为研究对象,应用数值仿真技术手段研究超临界LNG在不同流道弯曲角度的微细流道内的流动与换热特性,重点研究了不同流道弯曲角度对超临界LNG流动换热时的Nu数、表面对流换热系数及压降的影响。研究结果表明:随着流道弯曲角度的增加,超临界LNG出口温度和速度均随之增加,流道弯曲角度为45°时其出口温度较平直流道增加96 K,出口速度约为平直流道出口速度的2.3倍。通过综合分析流道弯曲角度对Nu数、表面传热系数及压降的依变关系发现,超临界LNG在弯曲角度15°的微细流道内具有较优的流动换热特性。     

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。     

LNG 气瓶传热性能的数值模拟

用有限元分析方法模拟了200 L LNG气瓶容器在稳态导热情况下的整体温度场分布,并对不同充满率下的漏热量进行了计算,漏热量的计算结果与文献中的试验结果一致,说明本研究方法切实可行。根据内容器高径比H／D的不同对气瓶结构进行优化,计算结果表明：在相同充满率下,高径比H／D越大,漏热量越小。     

船用膜式螺旋管换热器传热和流动特性研究

采用数值模拟方法研究膜式螺旋管换热器在高温高压的工况下顺列结构和2种错列结构的对流换热和流动特性,分析径向节距对顺列和错列结构换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果符合较好。研究发现:顺列和错列结构对于换热及流动的影响随着径向节距的变化而变化。当径向节距s1/d1.6时,顺列结构的换热系数和流动阻力高于错列结构;当1.6s1/d2.0时,顺列结构的平均换热系数与和错列结构几乎相等,错列结构的流动阻力小于顺列结构;当s1/d2.0时,换热器的平均换热系数和压降与膜式螺旋管的布置方式无关,即顺列和错列结构的换热系数及流动阻力基本相等。     

流体扰动对不同排列方式下翅片套管换热器换热性能的影响

翅片排列方式影响换热器的换热系数．以翅片排列顺序不同的错列式和直列式翅片换热器作为研究对象,采用数值分析手段,分析并比较不同翅片排列方式的套管换热器与光管换热器的换热系数．研究结果表明,翅片换热器换热系数比光管套管换热器换热系数分别提高了87.8％与98.2％,同时压降分别增加了35.1％和37.6％．错列式翅片换热器比直列式翅片换热器换热系数提高了5.2％．     

高炉煤气余热锅炉数值模拟与传热系数的修正

应用CFD软件对某高炉煤气余热锅炉进行数值模拟,研究了余热锅炉内部的流动和温度分布,分析了各部分烟道中的换热情况以及流场对换热的影响。将数值模拟与热力计算数据进行比较,根据分析结果,提出了修正热力计算中影响传热系数相关参数的建议,为提高热力计算的精度提供依据,文中的研究可为同类余热锅炉的设计提供参考。     

单流体方法处理管道流固耦合传热

核动力管道内流体非绝热流动,涉及流固耦合传热问题。利用解析法验证流固耦合数值模拟计算的可行性。为减少数值模拟计算量,提出单流体计算方法,其计算结果与流固耦合传热计算值相比较,发现单流体计算中流经管壁的热流量存在一定偏差。通过对流体域边界表面传热系数的修改,修正管壁热流量的计算值,得到了与参考值相一致的计算结果。研究表明,涉及管道流动传热问题时,单流体数值模拟计算不仅能够满足计算精度,而且可简化模拟设置,节约计算时间。     

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。     

幂律非牛顿流体在偏心圆环管中流动和传热的数值计算

以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式的幂律非牛顿流体为研究对象。针对幂律非牛顿流体的表观黏度随剪切速率变化且计算过程有别于牛顿流体的问题,运用基元中心法对非线性粘性系数进行离散。采用有限体积法对幂律非牛顿流体在偏心圆环管中的充分发展层流流动和传热进行数值计算。计算结果表明流体的幂律因子对流动的影响较大,但对传热的影响受到到偏心率的影响。流道偏心会引起圆环通道内速度和温度的周向分布不均匀,且偏心程度越严重,周向分布不均匀性越强烈。     

船舶艉管轴承内部流场数值分析

对水润滑船舶艉管轴承内部流场进行了数值分析,包括内部流场的压力分布、温度分布、速度分布和湍流能量分布.结果表明,轴承内部周向凹槽可以减缓轴承轴向压力降低;轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,使压力场均匀化;沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失.在四种轴承中,四叶轴承内部空穴压力最小,对船舶轴系的激振力最小,可以提高船舶轴系运行的稳定性.