隔板的平行通道內(nèi)空氣混合對流換熱數(shù)值模擬

本文通過三維數(shù)值模擬的方法研究了混合對流作用下u型管管內(nèi)的換熱特性,分析了管內(nèi)截面自然對流對管內(nèi)層流換熱的影響及主流速度、壁面熱流密度和u型管傾角等參數(shù)對管內(nèi)混合對流換熱特性的影響。結果表明:與純強制對流相比混合對流作用下其管內(nèi)換熱系數(shù)顯著增大;在混合對流作用下,隨壁面熱流密度增大,管內(nèi)換熱增強,但隨進口流速或u型管傾角的增大時,管內(nèi)換熱減弱。

從傳熱學的角度論述和分析了中空玻璃空氣夾層內(nèi)自然對流換熱。采用fluent軟件對夾層厚度δ為6、9、12、14和16mm時的自然對流換熱進行數(shù)值模擬,并將所獲得的對流換熱量與按純導熱計算的結果作了比較分析。結果表明,空氣夾層內(nèi)的自然對流換熱的主要影響因素包括氣體種類、瑞利數(shù)ra、空氣夾層的相對厚度δ/h和壁面溫差δt。在設定條件下,中空玻璃空氣夾層內(nèi)自然對流換熱在上述δ下可近似作為純導熱處理。通過模擬結果和經(jīng)驗公式分別計算了中空玻璃傳熱系數(shù)k,與中空玻璃熱工計算的成熟軟件的計算結果比較接近。

中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對流換熱 (2)

中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對流換熱

為有效利用巷道內(nèi)排除的熱空氣,以大隆礦區(qū)礦井通風巷道為例,采用分離求解方法,對巷道圍巖—空氣換熱系統(tǒng)進行三維數(shù)值模擬,分析巷道空氣出口平均溫度tp、巷道圍巖與巷道內(nèi)空氣的平均總傳熱系數(shù)k、巷道空氣平均出口熱流密度q、風速v的變化規(guī)律。結果表明:v在0.2~1.0m/s時,tp較大;v越小,tp越接近于圍巖初始溫度。v在5.0~7.0m/s內(nèi),對k影響不大;當v<5.0m/s時,k呈線性規(guī)律降低。v在0.2~5.0m/s時,q呈二次曲線漸變過程。t隨著v的減小、巷道長度的增加而增加。該結果為進一步研究圍巖與空氣的換熱問題奠定了基礎。

對寬度為1和0.1mm豎直矩形細通道內(nèi)的沸騰換熱展開研究,通過數(shù)值模擬的方法探索汽泡生成、長大和脫離的過程;用幾何重構和界面追蹤的方法獲取相界面移動和變化對系統(tǒng)內(nèi)壓差以及平均表面換熱系數(shù)的影響,計算中考慮了重力、表面張力和壁面黏性的作用。發(fā)現(xiàn):通道寬度的不同對汽泡生長方式和汽泡形態(tài)產(chǎn)生很大影響,并由此導致臨界熱流密度的變化;表面張力在細通道沸騰換熱過程中所起的作用要遠遠大于重力;隨著通道尺寸的減小,沸騰換熱系數(shù)明顯增大,證明了細通道有強化換熱的作用;由于數(shù)值計算中進行的理想化假設,導致數(shù)值模擬的沸騰換熱系數(shù)比現(xiàn)有細通道沸騰換熱實驗數(shù)據(jù)普遍偏高。

1 中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對流換熱 重慶大學黃春勇王厚華 摘要：本文從傳熱學的角度論述和分析了中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對流換熱。采用商業(yè)軟件 fluent對中空玻璃空氣夾層厚度為6mm、9mm、12mm、14mm、16mm時的自然對流換熱進行數(shù)值模擬， 并將所獲得的對流換熱量與采用經(jīng)驗公式計算的結果作了對比分析。結果表明，在設定條件下，中空 玻璃空氣夾層對流換熱在上述空氣夾層厚度下可以近似作純導熱處理，誤差不是很大。由此說明，自 然對流換熱經(jīng)驗公式對于計算中空玻璃空氣夾層內(nèi)的對流換熱系數(shù)是能夠很好地滿足工程要求。 關鍵詞：建筑節(jié)能中空玻璃空氣夾層對流換熱系數(shù) 1前言 隨著國家標準《民用建筑熱工設計規(guī)范》（gb50176-1993）及《民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住 建筑部分）》（jgj26-1995）等技術法規(guī)的出臺，民用建筑節(jié)能，已成為建筑設計中的一項重要內(nèi)容。

對耦合了熱輻射的垂直矩形通道內(nèi)的混合對流情況進行了實驗研究和數(shù)值模擬分析。研究表明:空氣在通道內(nèi)向上流動時,隨著浮升力作用的增大,對流換熱能力表現(xiàn)出先減小后增強的趨勢;熱輻射在換熱過程中起著重要的作用,并隨著對流換熱能力的減弱而增強。數(shù)值模擬在浮升力影響較小時可以給出較好的結果,當浮升力影響比較大時,數(shù)值模擬計算的結果與實驗有較大的偏差。

電阻點焊是在汽車車身裝配過程中應用最廣泛的一種焊接工藝,點焊工藝過程的效率依賴于電極頭的壽命,而電極頭水冷效果的好壞與連續(xù)工況下電極頭的壽命直接相關。圍繞電阻點焊工藝過程中冷卻水的冷卻作用問題,運用數(shù)值模擬的方法,真實地模擬了電極頭冷卻腔內(nèi)流體流動的情況,并對冷卻水作用和電極頭對流換熱的問題進行了詳盡的分析,為進一步提高電極頭水冷效果,延長電極頭壽命奠定了基礎。

對旋轉矩形通道內(nèi)的湍流流動和換熱進行了直接數(shù)值模擬.非穩(wěn)態(tài)n-s方程的空間離散采用二階中心差分法,時間推進采用二階顯式adams-bashforth格式.分析了旋轉對通道截面上主流平均速度、截面流速以及截面平均溫度的影響,結果表明:在不考慮離心力的作用時,隨旋轉數(shù)的增大,管道截面的平均速度減小,平均湍動能減小,與靜止時相比,旋轉數(shù)為1.5時平均湍動能減小了33%;在考慮離心力的影響時,對于徑向旋轉軸向出流,平均速度增大,平均湍動能增大,而對于徑向旋轉軸向入流,結果相反.在旋轉數(shù)為1.5時,與不考慮浮升力相比,對于徑向旋轉軸向出流,平均湍動能增大了17%,而對于徑向旋轉軸向入流,平均湍動能減小了43%.

在恒熱流條件下,對超臨界壓力co2在內(nèi)徑為9mm,繞徑為283mm,節(jié)距為32mm的螺旋管內(nèi)垂直上升混合對流的傳熱特性進行了實驗研究,實驗參數(shù)范圍為:進口壓力8mpa、質(zhì)量流速0~650kg·m-2·s-1、內(nèi)壁熱負荷0~50kw·m-2。研究發(fā)現(xiàn):受熱螺旋管內(nèi)超臨界壓力co2的壁溫及傳熱特性由變物性、浮升力及離心力的耦合作用共同支配,變物性及浮升力影響的相對大小可用buoyancy數(shù)定性表征,當bo>8×10-7時,自然對流占主導作用,浮升力作用引起強烈的二次流效應,顯著強化傳熱;在浮升力和離心力共同作用下,截面周向溫度最低點出現(xiàn)在外下側區(qū)域,且當浮升力作用占優(yōu)時,底部區(qū)域的傳熱系數(shù)大于外側,當離心力作用占優(yōu)時,底部區(qū)域的傳熱系數(shù)小于外側?；诒緦嶒灚@取的2346個數(shù)據(jù)點,得出了計算nu實驗關聯(lián)式,90%以上的實驗值與擬合公式計算值偏差在±20%以內(nèi)。

用cfd方法模擬了空調(diào)臥室內(nèi)制冷制熱運行時3種不同的住宅空調(diào)模式(包括普通窗式空調(diào)器、分體機及具有引入新風的熱回收裝置的窗式空調(diào)器)分別位于高位置和低位置時室內(nèi)空氣溫度及流速、有機污染物(甲醛)濃度及co2的分布,并進行比較.結果表明,空調(diào)器的類型、位置及新風量對空氣環(huán)境影響較大.夏季制冷運行時,帶熱回收裝置的窗式空調(diào)器置于低位置時可以獲得良好的室內(nèi)流場分布,稀釋和攜帶走室內(nèi)的co2和污染物;而該裝置置于高處時,流場結構不合理;其它空調(diào)模式下由于沒有引入新風,產(chǎn)生室內(nèi)污染物堆積.冬季制熱運行與夏季制冷運行時的結論相同.

為提高太陽能平板空氣集熱器效率,設計了擾流板型太陽能平板空氣集熱器,通過fluent數(shù)值模擬,分析擾流板高度、間距對太陽能平板空氣集熱器性能的影響,得出最佳擾流板結構參數(shù)。結果表明:在所有研究的擾流板型太陽能平板空氣集熱器中,擾流板間距為800mm,高度為150mm時,集熱器綜合性能最佳,該集熱器相比普通太陽能平板空氣集熱器,其效率明顯提高,并通過最小二乘法得出其瞬時效率公式。

地道中土壤與空氣換熱的數(shù)值模擬與分析——在分析地道通風系統(tǒng)特點的基礎上,采用整場求解法,對地道土壤—空氣換熱系統(tǒng)的空氣溫度及土壤傳熱進行了數(shù)值模擬。從理論上研究了夏季地道冷卻能力(空氣溫降)隨地道長度、地道埋深及地道內(nèi)空氣流速變化的規(guī)律。結果表明...

論述和分析了封閉腔內(nèi)自然對流換熱的研究進展,運用fluent軟件對封閉三角形通道內(nèi)的熱管與壁面的二維散熱問題進行了數(shù)值模擬,模擬了封閉腔內(nèi)空氣自然對流換熱的溫度場和速度場。

采用ｋ－ε雙方程湍流模型和ｓｉｍｐｌｅ算法，對風作用下高層建筑周圍的空氣繞流流動進行數(shù)值模擬，從而得到高層建筑外表面上的風壓分布及其他流場信息。

超臨界流體在螺旋管內(nèi)的傳熱技術在化工領域被廣泛應用。由于其傳熱與流動機理的復雜性,使得目前這方面的研究相較于直管內(nèi)的還很匱乏。綜述了近幾年來國內(nèi)外學者關于超臨界流體在螺旋管內(nèi)對流換熱的研究進展,包括以co_2和h_2o等常見工質(zhì)為主的數(shù)值模擬研究與試驗研究。對數(shù)值模型及傳熱機理進行了分析比較,提出該研究的未來發(fā)展方向；總結了現(xiàn)有研究中的浮升力影響準則,并分析了質(zhì)量流量、壓力、熱流量以及螺旋管結構參數(shù)對傳熱特性的影響機理。此外,對目前螺旋管內(nèi)超臨界流體的換熱關聯(lián)式進行了歸納總結。期望能對超臨界流體在螺旋管內(nèi)的特殊換熱機理有更深入的理解,為今后的具體研究工作奠定理論基礎。

建筑物內(nèi)空氣流動的模擬以及減少空氣滲透的分析

水-空氣翅片管換熱器實驗研究與數(shù)值模擬——通過對翅片管式換熱器的設計和實驗研究，得出了該換熱器的性能曲線，此外還對換熱器內(nèi)部流場和溫度場進行了三維數(shù)值模擬計算。從實驗和模擬結果分析可知，實驗所得傳熱因子較模擬結果有12％范圍內(nèi)的減小，而阻力因子...

以螺旋隔板換熱器作船用潤滑油冷卻器,冷卻水和潤滑油分別在管程和殼程呈逆流流動,對船用螺旋隔板三維翅片管換熱器的傳熱與壓降性能進行了實驗研究,結果表明在殼程雷諾數(shù)相同條件下,三維翅片管的殼程努塞爾特準數(shù)是光滑管的2.1~2.8倍,而壓降約為光滑管的2.2倍.同時,利用fluent6.3軟件對船用螺旋隔板三維翅片管和光滑管換熱器的傳熱與壓降性能進行數(shù)值模擬,結果表明螺旋流條件下三維翅片管與光滑管相比,具有更大的強化對流傳熱作用.對于船用螺旋隔板三維翅片管換熱器,殼程努塞爾特準數(shù)和壓降的數(shù)值模擬結果與實驗計算值吻合良好,最大偏差分別為6.6%和10%.

本文采用二維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型、周期性充分發(fā)展邊界條件對混合板式換熱器中的板通道內(nèi)的流動和換熱進行數(shù)值模擬。在re=4407～22035工況范圍內(nèi),計算了半圓型、半橢圓ⅰ型和半橢圓ⅱ型三種不同縱截面形狀波紋板通道內(nèi)的流動和換熱性能。數(shù)值模擬結果分析表明,波紋通道內(nèi)的流動會因為流體從凸面流向凹面時產(chǎn)生回流而形成渦,即產(chǎn)生擾動,強化了后面的換熱,但同時增大了阻力。并得出半圓型通道換熱最強,nu為橢圓ⅱ型的1.4倍;但其阻力最大,壓降為橢圓ⅱ型的1.9倍。

采用cfx等計算流體動力學軟件,通過氣熱耦合數(shù)值模擬方法,對比分析了梯形冷卻通道和矩形冷卻通道內(nèi)空氣的流動和換熱特性.