流动与传热

摘要： 以动车组牵引电机为研究对象,基于计算流体动力学理论,对牵引电机内部流场进行数值模拟分析,分析了各部分流场对电机内部温度场的影响,研究了空气流量、电机损耗、定转子通风孔流量配比等因素对温度场的影响。根据计算结果进行结构优化,降低电机的工作温度。最后引用熵产分析理论计算不同风量和结构下的熵产值,通过运用熵产理论验证各方案的散热性能,并与仿真计算结果对比,进一步验证仿真计算的可行性。计算结果表明:随流量增加,电机降温显著,同时温度降低的幅度越来越小;优化方案二的各部件温度最低,降温效果最显著,熵产值最小。

摘要： 以水为介质,通过数值模拟对湍流条件下截面圆心角α在90°~180°范围内、螺旋直径在1000~4500 mm之间的大型弓形截面螺旋管中流体流动与传热性能进行模拟研究。结果表明,在一定的体积流量下,截面圆心角小于180°的弓形截面管相比半圆形截面管具有更好的综合换热和经济性能。α为90°时的PEC可达180°时的1.18倍。当交换相同的热量时,α为90°的弓形截面管比半圆管所需材料可减少约71.6%。在大量数值模拟结果基础上,通过引入截面圆心角变量α,拟合得到了弓形截面螺旋管中流体流动与传热准数Nu和f关联式。数值验算表明,关联式精度较高,可用于大型弓形截面管夹套的工艺计算。

摘要： 提出了一种嵌入式多项式混沌展开(polynomial chaos expansion,PCE)的随机边界条件下流动与传热问题不确定性量化方法及有限元程序框架.该方法利用Karhunen-Loeve展开表达随机输入边界条件,以及嵌入式多项式混沌展开法表达输出随机场;同时利用谱分解技术将控制方程转化为一组确定性控制方程,并对每个多项式混沌进行求解得到其统计特征.与Monte-Carlo法相比,该方法能够准确高效地预测随机边界条件下流动与传热问题的不确定性特征,同时可以节省大量计算资源.

摘要： 针对高速电主轴运转时产生大量热量、严重影响加工精度的问题,提出了一种面向高速电主轴定子冷却的环路热虹吸管,将其应用于电主轴定子散热,相对于传统定子水套,具有更高效和不消耗泵功等优点.建立了热管管内气液两相流动及相变传热数值计算方法,并用实验数据对该方法进行了验证,然后模拟研究了不同工质(正戊烷、乙醇、水)和不同加热功率对热管流动与传热性能的影响.结果表明,数值模拟方法能准确捕捉到管内气液两相的流型和相变换热过程,与实验数据吻合较好;工质为正戊烷和乙醇时,冷凝段形成冷凝液膜,在相同工况下,乙醇的液膜厚度比正戊烷小20μm左右;而工质为水时,冷凝段形成液滴,具有较高的传热系数;在相同条件下,以水为工质时,单环路热虹吸管热阻最小,在90 W加热功率时,热阻为0.085 K·W-1,分别比以正戊烷和乙醇为工质时小35.2％ 和11％ 左右.

摘要： 珠状凝结是现有凝结方式中最高效的传热方式之一。冷凝过程中,相变传热与流动过程相互耦合,使得其物理机制十分复杂。本文对冷凝相变过程中液滴内部流动与传热进行数值仿真,探究了纯蒸汽环境中液滴凝结生长过程,对比了纯导热模型和考虑对流两种情况下液滴内部的流场与温度场分布,明确了冷凝过程中流动与传热耦合特性,结果可为数值仿真模型选取提供一定的参考。

摘要： 在管壳式换热器的失效形式中,腐蚀失效占有非常大的比例.通过建立管壳式换热器三维流域模型,并基于计算流体力学(CFD)方法,采用FLUENT软件对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行三维数值计算,得到换热器壳程内温度场、压力场、气液两相分布云图以及速度场分布矢量图.在此基础上,分析了管壳式换热器的腐蚀位置及腐蚀机理,结果表明:在换热器壳程折流板附近流体的冲刷以及液相组分的形成与堆积加剧了换热器的腐蚀,其腐蚀受到多种因素的共同作用,通过对数值模拟结果分析而得到的腐蚀位置与现场设备腐蚀位置大致吻合.基于流场对管壳式换热器的腐蚀分析可以为换热器的腐蚀防护工作提供理论基础.

摘要： 为研究斜三通管内流体的流动与传热过程,应用CFD软件Fluent分别对管间夹角θ 为20°～90°、流速比λ 为2～3.5以及支管位置l为500～1000 mm的斜三通内流体的流动与传热过程进行了数值模拟,并通过正交试验设计对影响三通壁面平均换热系数的各参数进行了敏感性分析.结果表明,随着θ 和λ 的增大,三通出口处流体最大速度逐渐增大,其中λ 的影响更为显著;壁面平均换热系数随θ 和λ 的增大而增大,随l的减小而增大;支管位置l主要影响壁面平均换热系数,对最大速度的影响可忽略不计.按照影响壁面平均换热系数作用的强弱,支管位置l>流速比λ>管间夹角θ,即支管越靠近主管进口、流速比越大、管间夹角越大,则壁面换热效果越好.因此,支管位置是影响斜三通壁面传热效果的首要因素.

摘要： 针对自由分子流区稀薄气体外掠物体流动与传热问题,基于气体分子动理论方法和相对坐标系思想,推导了预测大气外掠平板和圆柱体传热与流动的无量纲表达式,讨论了雷诺数、马赫数和克努森数对阻力与传热性能的影响.结果表明:在马赫数一定时,随着克努森数不断增加,稀薄气体外掠物体换热能力逐渐减弱;在克努森数一定时,低马赫数(Ma＜0.1)对传热性能影响不大,但高马赫数(Ma＞0.1)对传热性能影响显著;随着马赫数增加,流动阻力先急剧下降,当到达超声速时逐渐变缓.该研究结果可为飞行器在自由分子流区流动与传热性能预测方面提供理论依据和技术支持.

摘要： 为了更精确地求解滑移流区稀薄气体外掠圆柱体流动与传热问题,基于有限容积法的AN-SYS FLUENT平台提出了一种滑移边界修正的数值模型,该模型考虑了完整的一阶速度滑移和温度跳跃,其中一阶速度滑移包括了轴向温度引起的热蠕动影响和壁面曲率影响.将模型计算值与实验数据进行了充分对比,结果表明:当气体流动处于连续流区时,滑移边界修正模型与无滑移边界直接模拟计算误差很小;当气体流态处于滑移流区时,采用滑移边界修正模型可实现对该流态气体流动与传热的精确预示(相对误差在±2.5％);稀薄效应对低压气体外掠圆柱体的流动特性影响显著,随着克努森数增加,最大无量纲滑移速度呈线性增加,而最大表面摩擦系数呈线性降低.本文方法可广泛应用于工程之中,以探索低压气体的换热机理,为研究稀薄气体滑移流区流动与传热问题提供了一种有效的数值计算方法.

摘要： 缸体、缸盖内冷却液的流动与传热直接影响到柴油机的冷却效率、高温零件的热负荷、整机的热量分配和能量利用。应用CFD软件对某型高功率柴油机基础样机的缸体水套和缸盖内冷却液的流动与传热进行了CFD仿真,分析了冷却液分布均匀性,考察了缸盖内冷却液流动情况,为下一步柴油机缸体水套和缸盖内冷却水道部分的优化设计提供了重要的理论参考。

摘要： 建立了描述反向凝固工艺凝固器中流动与传热过程的二维数学模型，并对凝固过程的一些工艺参数如母带拉速等进行了讨论。

摘要： 该文深入分析了处于旋转状态的铸辊内部传热过程的特点，指出建立包括铸辊在内的整体数学模型的重要性和必要性，建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型，并实现了整体模型的耦合求解。计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点。

摘要： 该文深入分析了处于旋转状态的铸辊内部传热过程的特点，指出建立包括铸辊在内的整体数学模型的重要性和必要性，建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型，并实现了整体模型的耦合求解。计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点。

摘要： 该文深入分析了处于旋转状态的铸辊内部传热过程的特点，指出建立包括铸辊在内的整体数学模型的重要性和必要性，建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型，并实现了整体模型的耦合求解。计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点。

摘要： 该文深入分析了处于旋转状态的铸辊内部传热过程的特点，指出建立包括铸辊在内的整体数学模型的重要性和必要性，建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型，并实现了整体模型的耦合求解。计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点。

摘要： 该文深入分析了处于旋转状态的铸辊内部传热过程的特点，指出建立包括铸辊在内的整体数学模型的重要性和必要性，建立了熔池和铸辊混合区域的整体数学分析模型，并实现了整体模型的耦合求解。计算结果揭示了双辊法连续铸轧过程熔池内流场、凝固温度场及铸辊内温度场、热应力场的特点。

摘要： 本发明公开了一种单向循环流动的脉动热管传热系统及其传热方法，包括直流电源、离子牵引定向管、中空闭环脉动热管回路、离子牵引定向管包括多个发射极和集电极，发射极与集电极之间交错依次排列并以密封绝缘的方式连接；发射极连接直流电源的正极，集电极连接直流电源的负极。发射极与集电极之间形成强电场，气态工质和工质液态在强电场作用下，受电流体动力拖动，沿离子牵引定向管的轴向方向作定向移动，并推动气态工质和工质液态，在中空闭环脉动热管回路内作单向循环流动；从而完成气态工质和工质液态在蒸发区与冷凝区之间不断流动、交换，完成传热。本系统技术手段简便易行，应用领域广，具有积极地技术效果和推广应用价值。

摘要： 在传热管(41)的管主体(42)的外侧，设置有覆盖管主体(42)的一部分或全部的第一覆盖层(44)，在该第一覆盖层(44)的外侧设置有覆盖第一覆盖层(44)的一部分或全部的第二覆盖层(45)。第一覆盖层(44)通过对管主体(42)实施堆焊、由延展性大于第二覆盖层(45)的材料形成。第二覆盖层(45)通过对第一覆盖层(44)实施堆焊、由硬度高于第一覆盖层(44)的材料形成。

摘要： 本发明公开了用于流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的装置和方法，解决了现有技术中没有能够同时在一种装置中开展流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的问题。本发明的装置包括堆芯通道实验本体组件、换热器、冷却剂循环泵、预热器；所述堆芯通道实验本体组件为两组，一组由第一流量调节阀、第一流量测量装置和第一堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；另一组由第二流量调节阀、第二流量测量装置和第二堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；两组堆芯通道实验本体组件并联设置在循环回路上；所述循环回路上还设置有稳压器。本发明可在同一实验装置上实现核反应堆堆芯通道流动传热、流动不稳定和沸腾临界的实验研究。

摘要： 本发明公开了一种氟利昂流动沸腾传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充氮气的方式进行充压检漏；S2：确保无漏点后，对台架进行抽真空处理，保证台架无其他不凝性气体；S3：使用氟利昂加注模块对台架进行加注，直到台架中氟利昂全部液化；S4：使用氮气加压模块对稳压器进行充压，直至达到所需的压力；S5：打开气动阀，启动磁力变频泵后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S6：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值开始进行实验。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。

摘要： 本发明公开了考虑水膜流动传热的部件电加热三维防冰数值模拟方法，包括如下步骤：对部件进行三维防冰两相流建模；利用商业软件对该部件的防冰两相流计算域进行网格划分；求解雷诺平均N–S方程获得空气流场；求解过冷水滴运动方程，并计算部件表面的局部水收集系数；求解部件防冰表面水膜流动的连续方程、动量方程和能量方程，计算部件表面的水膜流动、传热与相变；将水膜流动传热与相变计算得到的能量项作为部件表面的源项，进行部件外部空气流场和内部固体导热方程耦合求解，得到部件防冰表面的温度，本发明采用数值模拟的方法，准确高效的模拟部件的三维防冰过程，为三维电加热防冰的工程分析奠定重要的基础。

摘要： 本发明提出了一种用于流动沸腾传热实验研究的排气装置，涉及热交换器用管性能测试领域，其包括：加热元件、气体入口端、第一出口法兰、第一密封绝缘垫、导电盘、排气连接端和第二出口法兰，气体入口端的上方设置排气连接端，气体入口端和排气连接段之间设置导电盘，导电盘上设置加热元件，排气连接段与第二出口法兰连通，气体入口端一侧设置第一出口法兰，本发明解决开展流动沸腾传热实验中，出口端存在局部死区，汽相聚集，传热恶化，引发局部熔融，导致装置失效问题。通过该出口端排气系统，可以有效实现局部聚集汽相的有效排出。

摘要： 本发明公开一种高效模拟大型天然气管网流动传热的方法，涉及天然气管网数据模拟领域，本方法在使用SIMPLE算法来求解控制方程的基础上，结合离散矩阵的稀疏性与管网结构特点，利用循环三对角矩阵求解算法与开源向量库，构建了管网中管道节点分开模拟的方法，从而加快了计算速度。本方法结合离散矩阵的稀疏性与管网结构特点，利用循环三对角矩阵求解算法与开源向量库，构建了管网中管道节点分开模拟的方法，从而加快了计算速度。

摘要： 本发明提供一种多功能小流量液态铅铋与SCO2流动传热研究的实验系统，包括液态铅铋合金试验段、超临界二氧化碳试验段和液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合试验段；所述系统可以实现液态铅铋合金与SCO2耦合传热实验研究，液态铅铋合金流动传热实验研究和SCO2流动传热实验研究。本发明实验系统可以对液态铅铋和超临界二氧化碳两种工质分别进行流动及传热机理试验研究，也可以在试验系统中实现小功率的液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合传热特性研究，该实验系统发明，不但可以弥补研究液态铅铋和超临界二氧化碳传热实验数据缺乏，更利于新型高效紧凑的液态铅铋合金和超临界二氧化碳耦合传热换热器研制。

摘要： 本发明公开了一种高温热管启动及流动传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需检查整个实验台架各阀门开闭情况，确保主路及旁路畅通；S2：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充去离子水的方式进行充压检漏；S3：启动柱塞泵，调节背压阀压力至20MPa，观察是否有漏点；S4：确保无漏点后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S5：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值；S6：调节实验段加热功率至所需值。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。

摘要： 披露了一种用于对控制阀(110)进行控制的方法，其中该控制阀(110)被配置成控制传热流体到热能提取单元(108)的流动。该方法包括：审核该控制阀(110)的需求信号(S402)；检查该需求信号是否指示将该控制阀(110)设定在该控制阀(110)的滞后区间中(S404)；以及在该需求信号指示将该控制阀(110)设定在该滞后区间中时，交替地将该控制阀(110)设定在该滞后区间之上的打开状态中以及将该控制阀(110)设定在关闭状态中(S406)。