帶鋼條縫噴氣冷卻整場流動和傳熱特性的數(shù)值模擬

鋁制雙波紋板束傳熱與流動的數(shù)值模擬和試驗研究

應(yīng)用cfd軟件模擬分析流體在豎波紋管和豎直圓管內(nèi)的降膜流動情況,采用立式蒸發(fā)式冷凝器試驗平臺,在不同噴淋密度下,測量溫度和流量等參數(shù),計算波紋管管內(nèi)各相間傳熱傳質(zhì)系數(shù),并與相同參數(shù)(流速、溫度)條件下圓管管內(nèi)傳熱傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行比較。模擬結(jié)果表明,在相同的噴淋密度下,波紋管豎管內(nèi)水膜分布較圓管均勻;試驗結(jié)果表明,隨著噴淋密度在一定范圍內(nèi)增加,水膜傳熱系數(shù)、空氣-水當(dāng)量傳熱系數(shù)、總傳熱傳質(zhì)系數(shù)均增大,且波紋管的傳熱性能明顯優(yōu)于圓管。

采用三維紊流模型,應(yīng)用有限容積法計算了室內(nèi)空調(diào)的氣固耦合傳熱問題,并對室內(nèi)空調(diào)的氣流組織形式,主要是對流速場,溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,為空調(diào)室內(nèi)的氣流組織形式的優(yōu)化設(shè)計及舒適性提供了研究依據(jù)。

采用三維紊流模型,應(yīng)用有限單元法計算了空調(diào)列車(硬座車)室內(nèi)氣固耦合傳熱問題,對空調(diào)列車室內(nèi)氣流組織,主要是速度場和溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬.研究了送風(fēng)方式和送風(fēng)速度對空調(diào)列車室內(nèi)流場的影響,以及送風(fēng)溫度對空調(diào)列車室內(nèi)溫度場的影響,為空調(diào)列車室內(nèi)氣流組織優(yōu)化設(shè)計及舒適性研究提供了依據(jù)

通過實驗與三維數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對內(nèi)置螺旋線圈平行平板通道的流動及傳熱特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)相對于無擾流填充物的平板通道,螺旋線圈的應(yīng)用能夠顯著地強化傳熱,相同re數(shù)下nu數(shù)增幅為29%~141%,相應(yīng)地阻力系數(shù)增幅為26%~175%。數(shù)值模擬的結(jié)果顯示,流體受螺旋線圈的誘導(dǎo)可產(chǎn)生多縱向渦流動,增強了速度在垂直于壁面方向的分量,同時導(dǎo)致溫度場發(fā)生明顯改變,使得速度場與溫度梯度場的協(xié)同性能得到提升,從而強化了傳熱。在700<re<7500的范圍內(nèi),通過對流動換熱綜合性能參數(shù)的比較發(fā)現(xiàn),在re數(shù)較小時,強化傳熱后換熱效果的提升要大于流動阻力的增加,而在re數(shù)較高時則相反。

內(nèi)螺紋管作為一種高效的節(jié)能元件已在動力、航天、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,為進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)螺紋強化傳熱技術(shù)研發(fā),對近30年來內(nèi)螺紋管內(nèi)流動傳熱研究進(jìn)行了綜述,內(nèi)容涉及內(nèi)螺紋管內(nèi)流動傳熱機理、傳熱規(guī)律、傳熱惡化及預(yù)報等.

第17卷第4期 2005年8月 　　　　　　　　　 　　　　鋼鐵研究學(xué)報 　　　journalofironandsteelresearch vol.17,no.4 　aug.2005 基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(59995440) 作者簡介:謝海波(19722),男,博士生;　　e2mail:hbxie@126.com;　　修訂日期:2004209207 層流冷卻過程中帶鋼溫度場數(shù)值模擬 謝海波,　徐旭東,　劉相華,　王國棟 (東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室,遼寧沈陽110004) 摘　要:分析了帶鋼層流冷卻過程中的傳熱,并利用有限元法對層流冷卻過程中帶鋼溫度場進(jìn)行了模擬計算。結(jié) 果表明:隨著軋件厚度的減薄,在帶鋼厚度方向上的溫差逐漸減小;冷卻速度不同時,帶

采用cfd軟件方法,研究雙套管雙管板換熱器傳熱及流動特性。對隔絕腔連同內(nèi)外套管的環(huán)形間隙內(nèi)分別充入空氣、水、甲苯氣體和氬氣4種介質(zhì)進(jìn)行模擬。結(jié)果表明:不同介質(zhì)對傳熱有不同影響,充入水時的換熱效果最好,甲苯氣體的最差;殼程介質(zhì)在流體接管進(jìn)、出口附近存在回流和繞流且速度較小,管程介質(zhì)流動較為均勻,受壁面邊界層影響,速度在管中心處較高,在管壁處較低;采用模擬和傳統(tǒng)計算方法分別得到不同雷諾數(shù)下的總傳熱系數(shù),模擬得到的值比用常規(guī)設(shè)計計算結(jié)果好15%—30%,因此傳統(tǒng)計算公式不能很好地解決此類換熱器在實際中應(yīng)用問題,通過模擬實驗等手段優(yōu)化傳統(tǒng)計算方法是今后研究重點。

本文對空氣在百葉窗翅片內(nèi)部流動和傳熱建立了三維數(shù)值計算模型。計算結(jié)果與文獻(xiàn)所提供的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,在整個計算范圍內(nèi),re=0-1500,j和f的平均偏差分別為1.96%和10.5%。在深入揭示百葉窗翅片流動機理的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步比較了百葉窗翅片開窗角度la和換向區(qū)長度s對其傳熱和流動阻力的影響,分析結(jié)果為百葉窗翅片的模具制作及其優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

利用fluent6.2及輔助軟件對傳熱管內(nèi)置帶旋流口的塑料橢圓斜齒平帶的流體流動及強化傳熱進(jìn)行了計算機三維數(shù)值模擬,分析并比較了光管與有內(nèi)置橢圓斜齒塑料平帶的情況下管內(nèi)流速、湍流度以及對流傳熱系數(shù)的分布改善情況。結(jié)果表明:平帶管內(nèi)流體的流動是以螺旋流動為主的復(fù)雜的三維流動;由于平帶的擾流作用,使得平帶管內(nèi)流速、湍流強度得到了很大程度的提高,有效抑制了管內(nèi)壁污垢的沉積,強化了傳熱,平帶管內(nèi)側(cè)的平均傳熱系數(shù)較光管提高了45%,平帶所帶來的管路壓降在工程許可的范圍內(nèi),適用于流速低于0.8m·s-1的換熱器中。

相變蓄熱地板非穩(wěn)態(tài)傳熱特性模擬研究——建立了相變蓄熱地板采暖的物理模型和非穩(wěn)態(tài)傳熱過程的數(shù)學(xué)模型，并通過模擬計算，分析了相變材料特性、裝飾層特性、電加熱功率對地板傳熱的影響規(guī)律．結(jié)果表明：相變材料的厚度和潛熱對蓄熱時間有一定的影響；裝飾層對...

綜述了國內(nèi)外在co2水合物漿的流動和傳熱特性方面的最新研究進(jìn)展。在流動特性部分,介紹了流體的五大類型(牛頓流體、假塑性流體、膨脹性流體、賓翰流體和赫-巴流體)以及co2水合物漿的表觀黏度計算公式,研究表明co2水合物漿是非牛頓流體,表觀黏度較小,因而具有優(yōu)秀的流動性能;在傳熱特性部分,介紹了水合物漿在板式換熱器中的總體換熱系數(shù)計算方法,研究表明co2水合物漿的對流換熱系數(shù)高達(dá)3658w/(m2·k),因此有優(yōu)秀的傳熱性能,而且傳熱性能會受到晶體直徑和分布規(guī)律、流速、固體含量和管道尺寸等因素的影響。綜上所述,co2水合物漿具有良好的流動和傳熱特性,在空調(diào)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。最后簡要展望了今后的研究重點。

表冷器傳熱傳質(zhì)的數(shù)值模擬及特性研究——表冷器是集中式中央空調(diào)系統(tǒng)中的主要的空氣處理部件。在系統(tǒng)仿真過程中，能否有效的模擬表冷器，是建立集中式中央空調(diào)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的關(guān)鍵。本文基于表冷器的傳熱傳質(zhì)過程建立了其數(shù)學(xué)模型，并對模型進(jìn)行了求解，得出了多...

建立了燒結(jié)型表面多孔管多孔層的理論模型,應(yīng)用fluent軟件對去離子水在燒結(jié)型表面多孔管和光滑管豎直管內(nèi)的流動沸騰進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了不同流速下的氣相體積分布云圖和壓力場云圖,并利用場協(xié)同原理分析了管內(nèi)的速度、溫度場。結(jié)果表明,燒結(jié)型表面多孔管具有良好的強化沸騰傳熱性能,同時并未大幅度增加管內(nèi)壓力降。此外還分析了不同體積流速對沸騰汽化量的影響,研究表明,對于同一管型,管內(nèi)流速越小,汽化量越大。

在已開發(fā)出的φ7管徑的百葉窗翅片換熱器的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行翅片結(jié)構(gòu)優(yōu)化,成功開發(fā)出一種φ5管徑的換熱器,然后對此百葉窗翅片進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬.結(jié)果顯示:從空氣側(cè)考慮,在迎面風(fēng)速0.25~4.00ms范圍內(nèi),與φ7管徑換熱器比較,壓降減小,綜合性能(cpf)提高;在換熱性能基本保持不變且綜合性能略有提高的情況下,體積比φ9管徑換熱器減小55%左右,比φ7管徑換熱器減小32%左右,可望用于替代原φ9與φ7管徑的換熱器.

本文應(yīng)用三維有限體積法和simpe—c算法,對古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進(jìn)行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論,推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中,采用通度系數(shù)法處理計算區(qū)域的不規(guī)則邊界問題。計算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動規(guī)律,為古田溪電廠的現(xiàn)場實驗提供了依據(jù)。

本文應(yīng)用三維有限體積法和ｓｉｍｐｌｅ－ｃ算法，對古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進(jìn)行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論，推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中，采用通度系數(shù)法處理計算區(qū)域的不規(guī)則邊界問題。計算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動規(guī)律，為古田溪電廠的現(xiàn)場實驗提供了依據(jù)。

根據(jù)包鋼薄板廠熱鍍鋅鍋的結(jié)構(gòu)和操作工藝參數(shù),采用fluent軟件,建立了熱鍍鋅鍋的三維模型,在不考慮鋅鍋鍋壁與鍋底的厚度和爐鼻以及氣刀對鋅液流動影響的情況下,對熱鍍鋅鍋內(nèi)鋅液的流動進(jìn)行了計算。模擬結(jié)果表明:鋼帶拉速是鋅液運動的主動力,宏觀上鋅液的速度正比于鋼帶拉速;鋼帶寬度影響著鋅鍋內(nèi)漩渦的大小和位置,進(jìn)而影響著鋅液的整體流動狀態(tài);感應(yīng)加熱器的功率變化只對其附近區(qū)域鋅液的流動有影響。

利用計算流體力學(xué)軟件fluent,采用數(shù)值模擬方法究了幅值不同的兩種波紋管傳熱狀況,發(fā)現(xiàn)幅值為4mm的波紋管的傳熱狀況優(yōu)于幅值3mm波紋管的傳熱狀況,這是由前者管內(nèi)湍流強度高于后者所致。同時,回歸了兩波紋管的換熱準(zhǔn)則方程,為波紋管的校核計算及工程應(yīng)用提供依據(jù)。

結(jié)合鋼塑復(fù)合共擠工藝特點,建立了復(fù)合共擠出流動的數(shù)學(xué)模型。采用有限元分析軟件ansys對鋼塑復(fù)合中空異型材共擠流道內(nèi)熔體的三維等溫非牛頓流動進(jìn)行了數(shù)值模擬;討論了內(nèi)部芯材以不同速率移動時,流道內(nèi)熔體壓力、速度和粘度的分布特點及變化規(guī)律,并與普通異型材擠出進(jìn)行了對比。結(jié)果表明:隨著芯材移動速率的提高,流道內(nèi)壓降減小;在熔體與芯材接觸結(jié)合區(qū)域,壓力和速度梯度明顯增加,粘度減小,易出現(xiàn)不穩(wěn)定流動;流道內(nèi)熔體有較高的軸向速率,徑向速率對稱分布,其流動特征為典型的收斂流動;由于芯材在牽動,熔體最大流速出現(xiàn)在口模成型段,即擠出熔體與芯材的會合處。

運用k-ε紊流模型對空調(diào)硬座車內(nèi)三維流場和溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。將人體散熱和太陽輻射作為能量方程的附加源項,采用有限容積法和交錯網(wǎng)格將計算區(qū)域進(jìn)行離散,用simple算法計算了空調(diào)硬座車內(nèi)空氣流動與傳熱問題。研究結(jié)果為空調(diào)車內(nèi)氣流組織的優(yōu)化設(shè)計和舒適性評價提供了依據(jù)。

重點分析比較了不同通道內(nèi)部流動的差別。計算結(jié)果表明:葉輪出口與非對稱蝸殼的相互影響是使葉輪通道內(nèi)部二次流動異常復(fù)雜的原因,也是導(dǎo)致風(fēng)機效率下降的主要原因。