梯形截面通道三面加热时层流换热性能数值模拟

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%.

采用cfd软件方法,研究双套管双管板换热器传热及流动特性。对隔绝腔连同内外套管的环形间隙内分别充入空气、水、甲苯气体和氩气4种介质进行模拟。结果表明:不同介质对传热有不同影响,充入水时的换热效果最好,甲苯气体的最差;壳程介质在流体接管进、出口附近存在回流和绕流且速度较小,管程介质流动较为均匀,受壁面边界层影响,速度在管中心处较高,在管壁处较低;采用模拟和传统计算方法分别得到不同雷诺数下的总传热系数,模拟得到的值比用常规设计计算结果好15%—30%,因此传统计算公式不能很好地解决此类换热器在实际中应用问题,通过模拟实验等手段优化传统计算方法是今后研究重点。

实验研究了外壁面为弯边和直边的两种螺旋通道内流体层流流动特性。给出了直角坐标下三维速度分布,并经过坐标变换研究了正交螺旋坐标系下轴向速度和二次流速度分布。结果表明:外壁为弯边的半圆形截面螺旋通道,横截面上轴向速度最大值只有一个,二次流为恒定的两涡结构;外壁为直边的半圆形截面螺旋通道,横截面上轴向速度的最大值有两个,二次流存在由两涡结构向四涡结构的转变。

为了研究箱梁截面尺寸对箱梁力学行为的影响,分别以梁高、顶板、腹板及底板为参数,通过建立有限元模型,分析了各参数变化对箱梁应力变化的影响及敏感性.分析结果表明,随着顶板厚度的增大,箱梁顶板横向拉应力逐渐减小,箱梁顶板适宜厚度为24~36cm;随着腹板厚度的增加,箱梁斜截面主拉应力逐渐减小,墩顶截面腹板的适宜厚度约为跨径的1/260~1/170,支座截面腹板的适宜厚度为墩顶截面腹板厚度的1/2.0~1/1.6;随着顶板厚度的增加,墩顶截面底板压应力也呈逐渐减小趋势,墩顶截面底板的适宜厚度约为跨径1/220~1/140,跨中截面底板的适宜厚度为20~31cm.最后,建议在箱梁结构设计时,应通过整体分析、局部分析综合考虑各因素来确定其最优设计参数,以提高箱梁的承载能力和抗裂性能.

矩形截面建筑风荷载雷诺数效应数值模拟研究

方形截面钢管混凝土非均匀受火温度场的数值模拟——采用有限差分法，依照标准火灾实验升温曲线对高温（火灾）作用下方形截面钢管混凝土温度场进行数值模拟，分析了非均匀受火条件下不同保护层方形截面钢管混凝土温度场。结果表明，两边受火结构受火钢管表面最高...

采用有限差分法,依照标准火灾实验升温曲线对高温(火灾)作用下方形截面钢管混凝土温度场进行数值模拟,分析了非均匀受火条件下不同保护层方形截面钢管混凝土温度场。结果表明,两边受火结构受火钢管表面最高温度低于三边受火结构钢管表面温度,混凝土作为保护层具有良好的防火效果,改善了结构防火性能。方形截面钢管混凝土传热模型也可用于火灾条件下结构性能的分析及灾后的抗震加固。

矩形截面建筑风荷载雷诺数效应数值模拟研究

为使主风管的风速经过各支风管后仍保持一致,通常使用改变风管截面积的方法。本文以变截面积风管的空调房间为研究对象,各支风管设为送风口,利用计算流体动力学(computationalfluiddynamics,cfd)方法,建立空调房间有孔板和无孔板的物理模型,并对有孔板情况进行设计风量和两倍设计风量的模拟对比。通过流场分析,发现气流均匀性要求较高的场合宜采用孔板送风,孔板作用体现在其对送风气体运动轨迹的限制,对上下部区域速度进行调整,使得工作区域风速降低,消除风速不利影响,送风速度越大,该作用越明显。

用直接数值方法对高效液态锂铅包层内的金属流体三维mhd效应进行分析。用投影法对包含洛仑兹力源项的不可压navier-stokes方程求解,用相容守恒格式计算电磁力。研究了不同材料的流动通道插件(fci)对金属磁流体流速、mhd压降和电流流线分布的影响。主要分析了以下三种情况:无fci插件的通道内的流动状况;加入绝缘材料(碳化硅)的fci插件的通道内的流动状况;加入导电材料制成的fci插件的通道内的流动状况。验证了包层内部通过加入绝缘的fci可以有效地降低金属磁流体的mhd压降。对于绝缘fci压力平衡槽位于侧层的情况,由于压力平衡槽内部电流密度较大,在压力平衡槽位置,有很大的逆流出现。

为了解沸腾换热的机理,分析了水箱内的水到达饱和状态时的沸腾情况。对水箱沸腾加热过程进行了模拟,通过求解蒸汽连续性方程和液体连续性方程,得到了速度场、压力场、温度场和蒸汽体积比例并进行了比较研究。结果发现,若水已经到达饱和状态且加热板表面为光滑表面,由于温差不同,沸腾的情况也不相同。

地源热泵由于其高效、节能、环保的特点，近年来日益受到人们的重视。传统地源热泵的直埋管换热器占地面积较大，这就使得城市中大型建筑使用地源热泵具有一定的局限性。如果能够在桩基中埋设pe管，利用桩基和土壤较大的接触面积和带有钢筋笼的混凝土桩导热系数比一般岩土高的优势，地源热泵的应用前景将会更广。

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟。数值计算表明,在re>1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在re>500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略。数值计算给出了不同re时的进出口无量纲压差、局部的nu_x和平均nu以及流线图。这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考。

对水平放置矩形截面螺旋通道内弹状流的流动特性进行了实验研究。通过实验获得了不同周角下的气弹演变过程和局部流动特征,结果表明,其流动特性会随着螺旋周角位置的变化而变化。根据实验数据分析发现,同一工况下,不同转角气弹的运动速度、频率和长度分布不尽相同。重力和离心力的相对大小决定着内外壁面液膜的厚度,给出了同一条件下,不同时刻的液膜厚度的演变过程。最后对下降液膜的运动速度展开了分析研究,在螺旋上升过程中,液膜下降速度逐渐减小,在螺旋下降段,液膜速度明显增大。

微通道散热器具有体积小、流速小、压降小、散热高等优点,随着工业微型化的发展,微型散热器的应用越来越广泛.已有的研究表明,微通道的散热性能主要决定于微通道的几何参数和流体的流动情况,相对于三角形和梯形结构,矩形微通道具有更好的散热性能.基于ansysworkbench有限元软件,对长度为40mm,不同截面尺寸的单通道内流体流动及传热性能进行了数值模拟,给出具有较小压降、较大散热效率的微通道尺寸.对优化后的模型计算分析,在一定流体流速和温度的初始状态下,基底给一定热通量,经过计算,散热器可运输的热通量较高,压降较低,热传递效率较大,散热器具有良好的工作性能.

分别对螺旋椭圆管和螺旋扁管建模并进行数值模拟和理论分析,对比研究两种螺旋管道的流动换热性能及沿程换热情况,结果表明:层流范围内,螺旋扁管的换热性能好于螺旋椭圆管,但流动阻力较大,根据综合性能评价因子得知螺旋扁管较好;湍流范围内,螺旋椭圆管性能好于螺旋扁管.沿程换热情况表明螺旋管长约为0.5m时换热效果最佳,同时螺旋管几何尺寸对换热性能也有影响.

为改善地铁列车冬季车内热舒适性,需要在车内安装电加热器。采用cfd计算软件对某地铁列车电加热器进行换热性能模拟,得出电加热器表面及周围的温度场,再采用热工试验方法进行电加热器换热性能的测试,包括电热板和罩壳等各个面上不同位置的温度。测试结果与模拟结果吻合良好,表明:在地铁列车内,电加热器的表面温度均低于铁道行业标准规定的最高温度,同时验证了电加热器在地铁列车内的安装位置对提高电加热器的加热效率是合理的。

利用计算流体力学软件fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致。同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据。

梯形河道内桥墩布置对近岸流速影响的数值模拟研究——以概化梯形河道为例，采用数学模型方法，就桥墩布置的不同位置对近岸流速的影响问题进行初步的探讨和研究，进而分析对堤防安全稳定的影响。数值模拟研究结果表明：当桥墩远离坡脚10m以上时，桥墩布置距离堤...

本文总结了太阳能抛物槽式集热器吸热器玻璃管外对流换热的影响因素。在shiraz250kw槽式太阳能热发电系统集热器结构基础上,采用最佳口径比,设计了几种结构参数不同且具有典型意义的集热器;并对所设计不同集热器结构及位置因素影响下的吸热管外混合对流换热进行了数值模拟。模拟结果表明:吸热管外混合对流平均换热热损失随集热器距地距离增大而增大,但增幅越来越小;随集热器两半反射器间间距增大而减小。而不同结构参数下混合对流换热热损失,主要受到风流在不同运行方位下由于集热器阻滞所形成的风流压力场及速度场的影响,且随结构参数呈一定趋势变化。在此基础上进一步可研究吸热器复杂耦合传热过程。

b＝200(mm)翼缘宽b t＝6(mm)翼缘尖厚t tt＝16(mm)翼缘根厚tt h＝250(mm)总高h tw＝10(mm)腹板厚tw a＝6680(mm)截面面积a ix＝7.2393e+07(mm4)惯性矩ix=∑ix1i iy＝1.1527e+07(mm4)惯性矩iy=∑(iy1i+ai*xi^2) ix＝1.0410e+02(mm)回转半径ix=sqrt(ix/a) iy＝4.1540e+01(mm)回转半径iy=sqrt(iy/a) wx＝5.7915e+05(mm3)截面抵抗矩wx=ix/h*2 wy＝1.1527e+05(mm3)截面抵抗矩wy=iy/b*2 γ=78.5(kn/m3)材料重度γ(钢材为78.5kn/m3) g＝0.524

以典型的gdx-11车辆底板型材为例进行模具结构设计,在simufact9.0商业软件平台上,采用基于euler网格描述的有限体积法,实现了大断面复杂截面铝型材挤压过程的数值模拟,获得了挤压过程中金属的流动变形行为.通过模拟发现:采用原始模具挤压时,型材出口处的流速极不均匀,斜筋处出料困难,通过对模具结构进行修改及优化,在斜筋入口处增加引流槽及适当调整分流孔和工作带的尺寸,最终模拟挤出合格的型材,型材端面平整,出口处的流速均匀.