圆形微通的对流换热特性研究

针对圆形微通道内流体的强迫对流问题,利用分离变量法求解了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃、粘度耗散和入口效应等因素的圆形微通道的控制方程,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式。对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,受尺寸效应的影响,管径越小,平均对流换热系数越大。微通道的换热能力比宏观经典通道强,表明在相同面积上做多个微通道比一个宏观大通道的换热效果好。     

截面积尺寸对微通道换热器流动特性的影响机理

微通道换热器的流量分配特性对换热器的换热能力起着至关重要的作用,通过数值模拟的方法研究截面积尺寸对微通道换热器内流动特性的影响机理,模拟研究了通道当量直径、通道高宽比及通道数对流量分配均匀性及压降的影响。研究表明,当量直径最大时,流量分配均匀性最好,压降最低;宽不变,改变通道高宽比,流量分配不均匀度的峰值随着流速的增大出现提前;对比通道数对流量分配及压降的影响,得出6通道数的换热器流量分配最均匀,压降最小。     

窄通道内去离子水的沸腾换热特性实验研究

为了研究矩形窄通道内流动沸腾表面换热系数的影响因素,建立了竖直矩形窄通道流动沸腾传热实验装置,研 究了尺寸为720 mm x250 mm x3.5 mm窄通道内离子水的流动沸腾换热特性。采用单侧壁面加热,改变加热热流密度; 调节恒温水箱温度,改变工质入口温度;以蠕动泵为动力,改变泵的转速,改变工质流量。实验结果表明：入口温度对流 动沸腾表面换热系数基本无影响;流体的紊流度随着质量流量的增加而增加,从而加强了对流换热的强度;在对流沸腾 换热阶段,核态沸腾受抑制,表面换热系数随着加热功率的增大反而降低;在完全对流换热阶段,表面换热系数随着加热 功率的增大基本不变。该研究为更好地设计板式换热器提供了依据。     

微翅管几何参数对混合工质流动沸腾特性的影响

对非共沸混合工质R32／R134a在水平微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究，获得了微翅管的翅高和翅数对换热性能的影响，并综合比较了3根微翅管的换热性能。同时，将微翅管与光管性能进行了比较。结果表明，在相同工况下，翅高为0．2mm、翅数为60的换热性能最好；微翅管的换热性能明显优于光管。     

矩形微通道内滑移区气体流动换热的数值模拟

在等壁温边界条件下对矩形微细通道速度滑移区的对流换热进行了二维数值模拟、在一阶速度滑移和温度跳跃的边界条件下，计算出了通道内的速度和温度以及压力分布。比较了不同克努森数Kn对于滑移速度和跳跃温度的影响。结果表明，由于气体的稀薄性，压力呈现更加线性化减小的趋势，随着Kn的增加，通道入口与出口处的滑移速度和跳跃温度至现增加的趋势。在通道入口附近，气流速度和温度变化剧烈，而在出口处截面平均流速和温度随加的增加而降低．     

涡发生器对矩形截面螺旋细通道内液体传热与熵产的影响

为探究湍流状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响，课题组采用RNG κ ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及2种放置方式不同的三角形。在热流密度300 kW/m和雷诺数Re 4 500~12 000的条件下，对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努塞尔数、热阻和总熵产进行分析。结果表明：在研究的雷诺数范围内，5种加入涡发生器结构的通道内流体努塞尔数、摩阻系数均大于光滑通道，热阻均低于光滑通道；当Re<7 500时总熵产率均低于光滑通道，而7 500<Re<12 000时反之。几种涡发生器结构中矩形涡发生器结构能源利用率最佳。     

对流换热条件下微钢管壁面轴向导热的实验研究

以蒸馏水和氮气为工质,流过内径为168μm外径为406μm的不锈钢微管.通过直接通电法对微钢管进行加热,并采用红外成像仪及专用放大镜头来测量微钢管外壁的温度场,获得了在雷诺数恒定、不同加热功率下微钢管外壁面温度场分布.经过图像处理及修正后,得到较为精确的沿壁面的温度分布,进而求得微管沿壁面的导热量.实验结果表明,对于液体流动的微管对流换热,计算管壁的表观换热系数时可以忽略管壁轴向导热的影响.而对于微钢管的气体流动换热,在自然对流边界条件下,管壁轴向导热量与总加热量之比达到2.1%.     

两种渐扩渐缩通道内层流传热特性的比较

利用贴体坐标系计算了等壁温工况下水在线型及波纹型渐扩渐缩通道内周期性充分发展的对流换热特性，两种通道进口高度相同，沿流动方向截面积相等，在相同质量流量、相同压力降和相同泵功率等条件下，比较了两种通道的换热特性，计算结果表明，在相同质量流量与相同泵功率条件下，波纹型通道的换热特性优于线型通道，而在相同压力降情况下波纹型通道不如线型通道。     

三通道同心套管导热与对流耦合换热的数值模拟

采用整体求解法对常物性的冷、热流体在三通道同心套管中层流逆流流动时的导热与对流耦合传热问题，进行了数值模拟．结果表明，3个通道除各自的入口段局部努塞尔数Nu沿通道变化外，其后均为充分发展段，局部Nu保持不变，且通道内侧的换热比外侧好．固体与流体的导热系数之比λsf对耦合换热产生影响，耦合情况下的Nu比均匀热流边界条件下的Nu要小，随λsf的减小，固壁内的导热对Nu的影响加大．     

纵向涡旋发生元LVG强化换热的实验研究

对直角三角翼纵向涡旋发生元LVG（Longitudinal Vortex Generator)的强化换热进行了研究。结果表明，在一定的雷诺数范围内，直角三角翼纵向涡旋发生元的冲击角，翼高、翼宽及宽高比等几何参数是影响传热强化的主要因素，存在最佳冲击角，宽高比只是一个形状因子，翼高或翼宽的变化会影响换热的效果，将LVG与扰流柱和矩形低肋换热表面的性能作了对比性实验，在其他条件相同的情况下，LVG强化换热的效果优于扰流柱和矩形低肋。     

布置错位通道的微混合器内流体热混合特性

基于常规平面微混合器内流体混合特性的研究,对布置错位通道的微混合器进行了三维数值模拟,分析了指定Reynolds数范围内微通道内流体的热混合特性。计算模型采用有限体积法离散、SIMPLEC算法进行层流计算。结果表明,温度在指定范围变化时,其对混合性能的扰动作用较小。此外,由于错位通道结构所产生的漩涡在促进混合的同时降低了流体工质的温度。     

涡轮叶片尾缘针肋的换热研究

以涡轮叶片尾缘中针肋通道的换热为研究对象，讨论并计算出了一定条件下获得最大针肋通道换热量时针肋的形状曲线和换热优势，系统分析了这种拥有最佳形状曲线针肋的通道散热量随针肋物性参数及几何特征变化的规律。     

复变量函数的一致可微性

将实变量函数的一致可微性推广到复变量函数中,所得结果与实变量情形既有类似又有差别,并进一步研究了复函数一致可微与其导函数一致连续的关系、有界闭域上解析函数的无穷一致可微性以及函数一致可微可推出其本身一致连续的条件等.     

周期性环肋通道内的流动和换热

用非稳态数学模型对包含入口段的带肋环形通道内的流动和换热进行了数值模拟.在肋片参数Sp/D=0.187 5、Sp/D=1.125,雷诺数在400～800范围内,流动和换热都出现了自维持振荡特性,且入口段后,各几何周期的速度场、无因次过余温度场基本相同,随时间的变化规律也基本相同.肋片高度增加,平均努塞尔数和摩擦阻力系数增加.肋片间距增大,对摩擦阻力系数影响较小,对努塞尔数影响较大.雷诺数增大,努塞尔数增大,阻力系数减小.     

三角形通道入口段流动与换热性能的研究

本文对直角等腰三角形通道内流体在混合入口段的流动特性和换热特性进行了数值分析,并用激光多普勒测速仪作了流动特性的实验研究。在理论计算中,考虑了通道内二次流和湍流切应力的各向异性,采用一组贴体正交曲线网格、湍流代数应力模式和k-ε方程,从而得到接近于真实流体的流动与换热性能。实验数据与计算结果吻合较好。     

Banach代数的T—导子

本文拓广Banach代数上的导子的概念,定义了Banach代数上的T—导子,讨论Banach代数上的T—导子的理论和提升问题。我们所得到的结果,严格地包含了Ringrose关于Banach代数上的导子的相应结果。     

新型固体蓄热电加热锅炉的方案研究

针对固体蓄热电加热锅炉在运行中电加热丝时常烧毁的现象,以某公司生产的4 MW蓄热锅炉为研究对象,经实验检测和理论分析得出,运行过程中蓄热体组内部存在严重的温差是主要原因。对于蓄热体组沿换热通道方向(Y轴)的温度不均匀问题,提出采用空气正反向交替流动的方案来进行解决。对原空气流动方式和空气正反向交替流动方式分别进行数值模拟,并从蓄热体温度和换热通道内壁温度2方面对模拟结果进行对比分析。结果表明,采用空气正反向交替流动的方式,有效地改善了蓄热体组沿换热通道方向(Y轴)温度分布的不均匀性,并且蓄热完善度提高了10.55%。最后提出了新型固体蓄热电加热锅炉的设计方案。     

叶片前腔高阻塞比肋化通道换热特性实验研究

为了研究前腔高阻塞比肋化通道的换热特性,设计了不同的阻塞比、肋倒角-肋高比和肋宽-肋间距比,针对几何和流动参数对前腔通道有肋侧、无肋侧和前缘3个区域的对流换热系数的影响开展了实验研究,实验进口Re范围为5 000～50 000,阻塞比范围为0. 04～0. 32,肋倒角-肋高比范围为0. 1～0. 5,肋宽-肋间距比范围为0. 04～0. 16。结果表明:①有肋侧、无肋侧和前缘的展向平均对流换热系数沿流向大致呈周期性分布;②在实验参数范围内,进口Re和阻塞比的增加均有利于通道的强化换热;③肋倒角-肋高比增大时,有肋侧的强化换热效果逐渐减弱,前缘和无肋侧则经历一个先增强后减弱的过程,但变化幅度很小;④肋宽-肋间距比过大或过小均不利于强化换热,存在一个最优的中间值使得换热强化比最高。     

低沸点工质水平蒸发换热强化管评述

本文分析总结了许多低沸点工质水平蒸发换热强化管的实验和理论研究成果,得到如下结论:在通常情况下,螺旋微翅片管的强化换热为最佳,其强化效果好、压力损失小;较优的翅片形状为锯齿形或翅顶为平形、翅槽为圆形;较佳的结构几何尺寸范围为:螺旋角β为10～25°、翅高h为0.15～0.20 mm、翅片数n为60～70.据此,作者提出了进一步深化研究的设想.     

表面张力驱动下挡板对微通道混合效果的影响

微流控系统由于微通道尺寸变得越来越小，所以原先传统的外力驱动方式遇到了很大的困难。而表面张力驱动微流体不需要任何外部能量源，对于设备小型化和集成化非常有优势。课题组通过对微混合通道内设置挡板，改变挡板的结构参数，通过数值模拟来研究表面张力驱动下挡板结构参数对混合效果的影响。研究结果表明：设置了挡板后微通道的混合效果显著提高；同时随着挡板结构参数的改变，微通道的混合效果也随之呈现出一定的变化规律。挡板的设置扰乱了微流体的流动，使得流体间的界面接触变多，混合效果得到提高。