隔板的平行通道內(nèi)空氣混合對(duì)流換熱數(shù)值模擬

本文通過(guò)三維數(shù)值模擬的方法研究了混合對(duì)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(duì)流對(duì)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(duì)管內(nèi)混合對(duì)流換熱特性的影響。結(jié)果表明:與純強(qiáng)制對(duì)流相比混合對(duì)流作用下其管內(nèi)換熱系數(shù)顯著增大;在混合對(duì)流作用下,隨壁面熱流密度增大,管內(nèi)換熱增強(qiáng),但隨進(jìn)口流速或u型管傾角的增大時(shí),管內(nèi)換熱減弱。

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

中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對(duì)流換熱 (2)

中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對(duì)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(fēng)巷道為例,采用分離求解方法,對(duì)巷道圍巖—空氣換熱系統(tǒng)進(jìn)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(fēng)速v的變化規(guī)律。結(jié)果表明:v在0.2~1.0m/s時(shí),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(duì)k影響不大;當(dāng)v<5.0m/s時(shí),k呈線(xiàn)性規(guī)律降低。v在0.2~5.0m/s時(shí),q呈二次曲線(xiàn)漸變過(guò)程。t隨著v的減小、巷道長(zhǎng)度的增加而增加。該結(jié)果為進(jìn)一步研究圍巖與空氣的換熱問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。

對(duì)寬度為1和0.1mm豎直矩形細(xì)通道內(nèi)的沸騰換熱展開(kāi)研究,通過(guò)數(shù)值模擬的方法探索汽泡生成、長(zhǎng)大和脫離的過(guò)程;用幾何重構(gòu)和界面追蹤的方法獲取相界面移動(dòng)和變化對(duì)系統(tǒng)內(nèi)壓差以及平均表面換熱系數(shù)的影響,計(jì)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(duì)汽泡生長(zhǎng)方式和汽泡形態(tài)產(chǎn)生很大影響,并由此導(dǎo)致臨界熱流密度的變化;表面張力在細(xì)通道沸騰換熱過(guò)程中所起的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)通道有強(qiáng)化換熱的作用;由于數(shù)值計(jì)算中進(jìn)行的理想化假設(shè),導(dǎo)致數(shù)值模擬的沸騰換熱系數(shù)比現(xiàn)有細(xì)通道沸騰換熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)普遍偏高。

1 中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對(duì)流換熱 重慶大學(xué)黃春勇王厚華 摘要：本文從傳熱學(xué)的角度論述和分析了中空玻璃空氣夾層內(nèi)的自然對(duì)流換熱。采用商業(yè)軟件 fluent對(duì)中空玻璃空氣夾層厚度為6mm、9mm、12mm、14mm、16mm時(shí)的自然對(duì)流換熱進(jìn)行數(shù)值模擬， 并將所獲得的對(duì)流換熱量與采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果作了對(duì)比分析。結(jié)果表明，在設(shè)定條件下，中空 玻璃空氣夾層對(duì)流換熱在上述空氣夾層厚度下可以近似作純導(dǎo)熱處理，誤差不是很大。由此說(shuō)明，自 然對(duì)流換熱經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)于計(jì)算中空玻璃空氣夾層內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)是能夠很好地滿(mǎn)足工程要求。 關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能中空玻璃空氣夾層對(duì)流換熱系數(shù) 1前言 隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb50176-1993）及《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住 建筑部分）》（jgj26-1995）等技術(shù)法規(guī)的出臺(tái)，民用建筑節(jié)能，已成為建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

對(duì)耦合了熱輻射的垂直矩形通道內(nèi)的混合對(duì)流情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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(dòng)時(shí),隨著浮升力作用的增大,對(duì)流換熱能力表現(xiàn)出先減小后增強(qiáng)的趨勢(shì);熱輻射在換熱過(guò)程中起著重要的作用,并隨著對(duì)流換熱能力的減弱而增強(qiáng)。數(shù)值模擬在浮升力影響較小時(shí)可以給出較好的結(jié)果,當(dāng)浮升力影響比較大時(shí),數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)有較大的偏差。

電阻點(diǎn)焊是在汽車(chē)車(chē)身裝配過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的一種焊接工藝,點(diǎn)焊工藝過(guò)程的效率依賴(lài)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(guān)。圍繞電阻點(diǎn)焊工藝過(guò)程中冷卻水的冷卻作用問(wèn)題,運(yùn)用數(shù)值模擬的方法,真實(shí)地模擬了電極頭冷卻腔內(nèi)流體流動(dòng)的情況,并對(duì)冷卻水作用和電極頭對(duì)流換熱的問(wèn)題進(jìn)行了詳盡的分析,為進(jìn)一步提高電極頭水冷效果,延長(zhǎng)電極頭壽命奠定了基礎(chǔ)。

對(duì)旋轉(zhuǎn)矩形通道內(nèi)的湍流流動(dòng)和換熱進(jìn)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(shí)間推進(jìn)采用二階顯式adams-bashforth格式.分析了旋轉(zhuǎn)對(duì)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(jié)果表明:在不考慮離心力的作用時(shí),隨旋轉(zhuǎn)數(shù)的增大,管道截面的平均速度減小,平均湍動(dòng)能減小,與靜止時(shí)相比,旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時(shí)平均湍動(dòng)能減小了33%;在考慮離心力的影響時(shí),對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均速度增大,平均湍動(dòng)能增大,而對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,結(jié)果相反.在旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時(shí),與不考慮浮升力相比,對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均湍動(dòng)能增大了17%,而對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,平均湍動(dòng)能減小了43%.

在恒熱流條件下,對(duì)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(duì)流的傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍為:進(jìn)口壓力8mpa、質(zhì)量流速0~650kg·m-2·s-1、內(nèi)壁熱負(fù)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(duì)大小可用buoyancy數(shù)定性表征,當(dāng)bo>8×10-7時(shí),自然對(duì)流占主導(dǎo)作用,浮升力作用引起強(qiáng)烈的二次流效應(yīng),顯著強(qiáng)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(diǎn)出現(xiàn)在外下側(cè)區(qū)域,且當(dāng)浮升力作用占優(yōu)時(shí),底部區(qū)域的傳熱系數(shù)大于外側(cè),當(dāng)離心力作用占優(yōu)時(shí),底部區(qū)域的傳熱系數(shù)小于外側(cè)。基于本實(shí)驗(yàn)獲取的2346個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),得出了計(jì)算nu實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,90%以上的實(shí)驗(yàn)值與擬合公式計(jì)算值偏差在±20%以?xún)?nèi)。

用cfd方法模擬了空調(diào)臥室內(nèi)制冷制熱運(yùn)行時(shí)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(jī)及具有引入新風(fēng)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(shí)室內(nèi)空氣溫度及流速、有機(jī)污染物(甲醛)濃度及co2的分布,并進(jìn)行比較.結(jié)果表明,空調(diào)器的類(lèi)型、位置及新風(fēng)量對(duì)空氣環(huán)境影響較大.夏季制冷運(yùn)行時(shí),帶熱回收裝置的窗式空調(diào)器置于低位置時(shí)可以獲得良好的室內(nèi)流場(chǎng)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(shí),流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不合理;其它空調(diào)模式下由于沒(méi)有引入新風(fēng),產(chǎn)生室內(nèi)污染物堆積.冬季制熱運(yùn)行與夏季制冷運(yùn)行時(shí)的結(jié)論相同.

為提高太陽(yáng)能平板空氣集熱器效率,設(shè)計(jì)了擾流板型太陽(yáng)能平板空氣集熱器,通過(guò)fluent數(shù)值模擬,分析擾流板高度、間距對(duì)太陽(yáng)能平板空氣集熱器性能的影響,得出最佳擾流板結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明:在所有研究的擾流板型太陽(yáng)能平板空氣集熱器中,擾流板間距為800mm,高度為150mm時(shí),集熱器綜合性能最佳,該集熱器相比普通太陽(yáng)能平板空氣集熱器,其效率明顯提高,并通過(guò)最小二乘法得出其瞬時(shí)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(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用整場(chǎng)求解法,對(duì)地道土壤—空氣換熱系統(tǒng)的空氣溫度及土壤傳熱進(jìn)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(zhǎng)度、地道埋深及地道內(nèi)空氣流速變化的規(guī)律。結(jié)果表明...

論述和分析了封閉腔內(nèi)自然對(duì)流換熱的研究進(jìn)展,運(yùn)用fluent軟件對(duì)封閉三角形通道內(nèi)的熱管與壁面的二維散熱問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬了封閉腔內(nèi)空氣自然對(duì)流換熱的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。

采用ｋ－ε雙方程湍流模型和ｓｉｍｐｌｅ算法，對(duì)風(fēng)作用下高層建筑周?chē)目諝饫@流流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，從而得到高層建筑外表面上的風(fēng)壓分布及其他流場(chǎng)信息。

超臨界流體在螺旋管內(nèi)的傳熱技術(shù)在化工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于其傳熱與流動(dòng)機(jī)理的復(fù)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(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于超臨界流體在螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱的研究進(jìn)展,包括以co_2和h_2o等常見(jiàn)工質(zhì)為主的數(shù)值模擬研究與試驗(yàn)研究。對(duì)數(shù)值模型及傳熱機(jī)理進(jìn)行了分析比較,提出該研究的未來(lái)發(fā)展方向；總結(jié)了現(xiàn)有研究中的浮升力影響準(zhǔn)則,并分析了質(zhì)量流量、壓力、熱流量以及螺旋管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳熱特性的影響機(jī)理。此外,對(duì)目前螺旋管內(nèi)超臨界流體的換熱關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了歸納總結(jié)。期望能對(duì)超臨界流體在螺旋管內(nèi)的特殊換熱機(jī)理有更深入的理解,為今后的具體研究工作奠定理論基礎(chǔ)。

建筑物內(nèi)空氣流動(dòng)的模擬以及減少空氣滲透的分析

水-空氣翅片管換熱器實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬——通過(guò)對(duì)翅片管式換熱器的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，得出了該換熱器的性能曲線(xiàn)，此外還對(duì)換熱器內(nèi)部流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬計(jì)算。從實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果分析可知，實(shí)驗(yàn)所得傳熱因子較模擬結(jié)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(rùn)滑油冷卻器,冷卻水和潤(rùn)滑油分別在管程和殼程呈逆流流動(dòng),對(duì)船用螺旋隔板三維翅片管換熱器的傳熱與壓降性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)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(zhǔn)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(shí),利用fluent6.3軟件對(duì)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(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)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(qiáng)化對(duì)流傳熱作用.對(duì)于船用螺旋隔板三維翅片管換熱器,殼程努塞爾特準(zhǔn)數(shù)和壓降的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)計(jì)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(xué)模型、周期性充分發(fā)展邊界條件對(duì)混合板式換熱器中的板通道內(nèi)的流動(dòng)和換熱進(jìn)行數(shù)值模擬。在re=4407～22035工況范圍內(nèi),計(jì)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(dòng)和換熱性能。數(shù)值模擬結(jié)果分析表明,波紋通道內(nèi)的流動(dòng)會(huì)因?yàn)榱黧w從凸面流向凹面時(shí)產(chǎn)生回流而形成渦,即產(chǎn)生擾動(dòng),強(qiáng)化了后面的換熱,但同時(shí)增大了阻力。并得出半圓型通道換熱最強(qiáng),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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件,通過(guò)氣熱耦合數(shù)值模擬方法,對(duì)比分析了梯形冷卻通道和矩形冷卻通道內(nèi)空氣的流動(dòng)和換熱特性.