隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文通过三维数值模拟的方法研究了混合对流作用下u型管管内的换热特性,分析了管内截面自然对流对管内层流换热的影响及主流速度、壁面热流密度和u型管倾角等参数对管内混合对流换热特性的影响。结果表明:与纯强制对流相比混合对流作用下其管内换热系数显著增大;在混合对流作用下,随壁面热流密度增大,管内换热增强,但随进口流速或u型管倾角的增大时,管内换热减弱。

从传热学的角度论述和分析了中空玻璃空气夹层内自然对流换热。采用fluent软件对夹层厚度δ为6、9、12、14和16mm时的自然对流换热进行数值模拟,并将所获得的对流换热量与按纯导热计算的结果作了比较分析。结果表明,空气夹层内的自然对流换热的主要影响因素包括气体种类、瑞利数ra、空气夹层的相对厚度δ/h和壁面温差δt。在设定条件下,中空玻璃空气夹层内自然对流换热在上述δ下可近似作为纯导热处理。通过模拟结果和经验公式分别计算了中空玻璃传热系数k,与中空玻璃热工计算的成熟软件的计算结果比较接近。

中空玻璃空气夹层内的自然对流换热 (2)

中空玻璃空气夹层内的自然对流换热

为有效利用巷道内排除的热空气,以大隆矿区矿井通风巷道为例,采用分离求解方法,对巷道围岩—空气换热系统进行三维数值模拟,分析巷道空气出口平均温度tp、巷道围岩与巷道内空气的平均总传热系数k、巷道空气平均出口热流密度q、风速v的变化规律。结果表明:v在0.2~1.0m/s时,tp较大;v越小,tp越接近于围岩初始温度。v在5.0~7.0m/s内,对k影响不大;当v<5.0m/s时,k呈线性规律降低。v在0.2~5.0m/s时,q呈二次曲线渐变过程。t随着v的减小、巷道长度的增加而增加。该结果为进一步研究围岩与空气的换热问题奠定了基础。

对宽度为1和0.1mm竖直矩形细通道内的沸腾换热展开研究,通过数值模拟的方法探索汽泡生成、长大和脱离的过程;用几何重构和界面追踪的方法获取相界面移动和变化对系统内压差以及平均表面换热系数的影响,计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏性的作用。发现:通道宽度的不同对汽泡生长方式和汽泡形态产生很大影响,并由此导致临界热流密度的变化;表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用要远远大于重力;随着通道尺寸的减小,沸腾换热系数明显增大,证明了细通道有强化换热的作用;由于数值计算中进行的理想化假设,导致数值模拟的沸腾换热系数比现有细通道沸腾换热实验数据普遍偏高。

1 中空玻璃空气夹层内的自然对流换热 重庆大学黄春勇王厚华 摘要：本文从传热学的角度论述和分析了中空玻璃空气夹层内的自然对流换热。采用商业软件 fluent对中空玻璃空气夹层厚度为6mm、9mm、12mm、14mm、16mm时的自然对流换热进行数值模拟， 并将所获得的对流换热量与采用经验公式计算的结果作了对比分析。结果表明，在设定条件下，中空 玻璃空气夹层对流换热在上述空气夹层厚度下可以近似作纯导热处理，误差不是很大。由此说明，自 然对流换热经验公式对于计算中空玻璃空气夹层内的对流换热系数是能够很好地满足工程要求。 关键词：建筑节能中空玻璃空气夹层对流换热系数 1前言 随着国家标准《民用建筑热工设计规范》（gb50176-1993）及《民用建筑节能设计标准（采暖居住 建筑部分）》（jgj26-1995）等技术法规的出台，民用建筑节能，已成为建筑设计中的一项重要内容。

对耦合了热辐射的垂直矩形通道内的混合对流情况进行了实验研究和数值模拟分析。研究表明:空气在通道内向上流动时,随着浮升力作用的增大,对流换热能力表现出先减小后增强的趋势;热辐射在换热过程中起着重要的作用,并随着对流换热能力的减弱而增强。数值模拟在浮升力影响较小时可以给出较好的结果,当浮升力影响比较大时,数值模拟计算的结果与实验有较大的偏差。

电阻点焊是在汽车车身装配过程中应用最广泛的一种焊接工艺,点焊工艺过程的效率依赖于电极头的寿命,而电极头水冷效果的好坏与连续工况下电极头的寿命直接相关。围绕电阻点焊工艺过程中冷却水的冷却作用问题,运用数值模拟的方法,真实地模拟了电极头冷却腔内流体流动的情况,并对冷却水作用和电极头对流换热的问题进行了详尽的分析,为进一步提高电极头水冷效果,延长电极头寿命奠定了基础。

对旋转矩形通道内的湍流流动和换热进行了直接数值模拟.非稳态n-s方程的空间离散采用二阶中心差分法,时间推进采用二阶显式adams-bashforth格式.分析了旋转对通道截面上主流平均速度、截面流速以及截面平均温度的影响,结果表明:在不考虑离心力的作用时,随旋转数的增大,管道截面的平均速度减小,平均湍动能减小,与静止时相比,旋转数为1.5时平均湍动能减小了33%;在考虑离心力的影响时,对于径向旋转轴向出流,平均速度增大,平均湍动能增大,而对于径向旋转轴向入流,结果相反.在旋转数为1.5时,与不考虑浮升力相比,对于径向旋转轴向出流,平均湍动能增大了17%,而对于径向旋转轴向入流,平均湍动能减小了43%.

在恒热流条件下,对超临界压力co2在内径为9mm,绕径为283mm,节距为32mm的螺旋管内垂直上升混合对流的传热特性进行了实验研究,实验参数范围为:进口压力8mpa、质量流速0~650kg·m-2·s-1、内壁热负荷0~50kw·m-2。研究发现:受热螺旋管内超临界压力co2的壁温及传热特性由变物性、浮升力及离心力的耦合作用共同支配,变物性及浮升力影响的相对大小可用buoyancy数定性表征,当bo>8×10-7时,自然对流占主导作用,浮升力作用引起强烈的二次流效应,显著强化传热;在浮升力和离心力共同作用下,截面周向温度最低点出现在外下侧区域,且当浮升力作用占优时,底部区域的传热系数大于外侧,当离心力作用占优时,底部区域的传热系数小于外侧。基于本实验获取的2346个数据点,得出了计算nu实验关联式,90%以上的实验值与拟合公式计算值偏差在±20%以内。

用cfd方法模拟了空调卧室内制冷制热运行时3种不同的住宅空调模式(包括普通窗式空调器、分体机及具有引入新风的热回收装置的窗式空调器)分别位于高位置和低位置时室内空气温度及流速、有机污染物(甲醛)浓度及co2的分布,并进行比较.结果表明,空调器的类型、位置及新风量对空气环境影响较大.夏季制冷运行时,带热回收装置的窗式空调器置于低位置时可以获得良好的室内流场分布,稀释和携带走室内的co2和污染物;而该装置置于高处时,流场结构不合理;其它空调模式下由于没有引入新风,产生室内污染物堆积.冬季制热运行与夏季制冷运行时的结论相同.

为提高太阳能平板空气集热器效率,设计了扰流板型太阳能平板空气集热器,通过fluent数值模拟,分析扰流板高度、间距对太阳能平板空气集热器性能的影响,得出最佳扰流板结构参数。结果表明:在所有研究的扰流板型太阳能平板空气集热器中,扰流板间距为800mm,高度为150mm时,集热器综合性能最佳,该集热器相比普通太阳能平板空气集热器,其效率明显提高,并通过最小二乘法得出其瞬时效率公式。

地道中土壤与空气换热的数值模拟与分析——在分析地道通风系统特点的基础上,采用整场求解法,对地道土壤—空气换热系统的空气温度及土壤传热进行了数值模拟。从理论上研究了夏季地道冷却能力(空气温降)随地道长度、地道埋深及地道内空气流速变化的规律。结果表明...

论述和分析了封闭腔内自然对流换热的研究进展,运用fluent软件对封闭三角形通道内的热管与壁面的二维散热问题进行了数值模拟,模拟了封闭腔内空气自然对流换热的温度场和速度场。

采用ｋ－ε双方程湍流模型和ｓｉｍｐｌｅ算法，对风作用下高层建筑周围的空气绕流流动进行数值模拟，从而得到高层建筑外表面上的风压分布及其他流场信息。

超临界流体在螺旋管内的传热技术在化工领域被广泛应用。由于其传热与流动机理的复杂性,使得目前这方面的研究相较于直管内的还很匮乏。综述了近几年来国内外学者关于超临界流体在螺旋管内对流换热的研究进展,包括以co_2和h_2o等常见工质为主的数值模拟研究与试验研究。对数值模型及传热机理进行了分析比较,提出该研究的未来发展方向；总结了现有研究中的浮升力影响准则,并分析了质量流量、压力、热流量以及螺旋管结构参数对传热特性的影响机理。此外,对目前螺旋管内超临界流体的换热关联式进行了归纳总结。期望能对超临界流体在螺旋管内的特殊换热机理有更深入的理解,为今后的具体研究工作奠定理论基础。

在多尺寸组模型的基础上,从加热壁面上脱离汽泡的受力分析入手,对液氮过冷流动沸腾模型进行了修正。将新模型应用于环形通道内液氮过冷流动沸腾的数值模拟,同时为了比较,采用基于kirichenko,fritz汽泡脱离直径公式的多尺寸组模型对同一管道内液氮过冷流动进行了数值模拟。结果表明:结合脱离汽泡受力分析模型的多尺寸组模型可用来预测流动沸腾过程中的汽泡起飞直径及其变化趋势。同基于kirichenko,fritz汽泡脱离直径公式的多尺寸组模型相比,新模型有助于改善管道内汽泡尺寸分布以及空泡系数的预测,从而有助于准确分析弹状汽泡及间歇泉的形成。

建筑物内空气流动的模拟以及减少空气渗透的分析

水-空气翅片管换热器实验研究与数值模拟——通过对翅片管式换热器的设计和实验研究，得出了该换热器的性能曲线，此外还对换热器内部流场和温度场进行了三维数值模拟计算。从实验和模拟结果分析可知，实验所得传热因子较模拟结果有12％范围内的减小，而阻力因子...

以螺旋隔板换热器作船用润滑油冷却器,冷却水和润滑油分别在管程和壳程呈逆流流动,对船用螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,结果表明在壳程雷诺数相同条件下,三维翅片管的壳程努塞尔特准数是光滑管的2.1~2.8倍,而压降约为光滑管的2.2倍.同时,利用fluent6.3软件对船用螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器的传热与压降性能进行数值模拟,结果表明螺旋流条件下三维翅片管与光滑管相比,具有更大的强化对流传热作用.对于船用螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程努塞尔特准数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.6%和10%.

采用数值模拟方法研究了幅值分别为3mm、4mm的两种波纹管的湍流传热性能,发现幅值为4mm的波纹管换热效果优于幅值为3mm的波纹管,幅值为4mm的波纹管壁面剪切力更大是致其换热效果较好的直接原因。波纹管壁面剪切力沿轴向周期性变化,喉结处壁面剪切力最大。波纹管纵向涡及流道形状周期性变化是传热获得强化的根本原因。引入壁面剪切力、纵向涡等参数,并与传热性能相关联,为波纹管换热器研发提供借鉴。