肋片结构的冲击强化换热特性研究

通过三维数值模拟的方法研究了肋片结构的冲击强化换热特性,分别分析了射流孔排布方式(顺排、长菱形和正菱形),变肋片结构(方形肋、三角肋和梯形肋),射流冲击雷诺数(Re=6 000~30 000)等参数的影响,研究结果表明:当射流孔长菱形排布时,靶板表面上射流冲击驻点区Nu最高,在肋片周围能形成明显的涡流且肋结构为三角形时涡量尺度大,主要出现在肋片附近;此外,靶面上冲击换热面积较大且相对均匀,即不会出现局部区域内对流换热差的情况;当射流孔为正菱形布置,射流冲击驻点区Nu较长菱形排布时更大,但对于靶面射流冲击换热不均匀;总的来说,射流冲击孔排布宜选择长菱形排布且肋片结构选三角肋,可以较明显地改善冲击靶板上的对流换热能力。     

波瓣喷嘴射流冲击平面靶板对流换热数值研究

运用Realizable k-ε湍流模型数值研究了射流雷诺数(Re)为10 000~20 000、冲击间距比(H/d)为2~8的射流冲击平面靶板对流换热,揭示了不同冲击间距下波瓣射流和圆形射流的流动和换热特征差异。研究结果表明:波瓣喷嘴在射流出口下游诱导出阵列的流向涡,强化了射流对周围流体的卷吸,导致波瓣射流的发展和冲击对流换热与常规圆形射流具有较大的差异,喷嘴形状的影响与射流冲击间距密切相关。在小冲击间距比下(H/d=2和4),波瓣射流趋向冲击靶面的核心区速度高于圆形射流,相对于圆形射流具有更高的驻点对流换热能力,且中心区外缘的对流换热系数呈现波瓣状分布;而在大冲击间距比下(H/d=6和8),波瓣射流趋向冲击靶板附近的速度分布更为平缓且中心速度低于圆形射流,波瓣射流在驻点区的冲击对流换热弱于圆形射流冲击。     

等离子体激励控制圆柱绕流的大涡模拟研究

基于非对称布局表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体气动激励主动流动控制技术及大涡数值模拟方法,探究等离子体气动激励对亚临界雷诺数范围内三维无限长圆柱绕流气流分离的控制,进而改善圆柱绕流气动特性。在固定等离子体激励器激励参数条件下,探究了不同来流雷诺数和等离子体激励器安装位置对流动控制效果的影响,并通过分析在等离子体流动控制下圆柱绕流分离区流场结构的变化,揭示了其控制机理。研究结果表明:在所研究的雷诺数范围内施加等离子体流动控制对抑制圆柱绕流分离均有一定的控制效果,在3 900雷诺数下几乎可以完全抑制流动分离,但随着来流雷诺数的增加,控制效果会逐渐减弱,当来流雷诺数达到30 000时,几乎没有控制效果;在较低雷诺数条件下,激励器的安装位置对流动控制效果影响明显,其安装位置在靠近尾流分离区的控制效果明显好于安装位置在流动分离之前的位置。     

扭带管内油的受迫对流换热实验

以30~#透平油为工质,对在光管内插入三种不同扭率扭带的受迫流动的冷、热态流阻及换热性能进行了实验。实验的雷诺数为200～1150,普朗特数为320～590,实验结果表明:在本实验范围内,插有不同扭率的全长连续扭带管的换热系数为光管的1.7～2.6倍,而阻力系数为光管的3～7.5倍;且扭率的大小对扭带的流阻与换热影响较大。另外,还对间断扭带管内油的受迫对流换热进行了实验。     

涡轮机匣弯曲靶面冲击射流换热特性研究

航空发动机内空气冷却系统流通通道结构复杂。在各种复杂结构中,能有强烈换热过程的局部特征就是冲击换热。故以机匣环腔结构作为研究对象,在所研究的流动参数及结构参数范围内发现:相同冲击Rej下,随着冲击间距(H/d)的增大,冲击靶板上的温度分布更加均匀;当冲击孔角度(β)为90°时,冲击靶板面换热效果更佳;冲击孔周向角(α)越小,冲击靶板面的的整体温度水平越低,并且温度分布更为均匀;随着横流比(m_c/m)的增大,冲击驻点的温度在逐渐降低,换热系数也在逐渐提高。     

涡轮叶片尾缘劈缝结构换热特性试验研究

为研究涡轮叶片尾缘劈缝结构的换热特性,设计了6种劈缝结构,采用试验的方法分别对其绝热冷却效率与对流换热系数的影响规律进行研究,研究表明:①随着吹风比的增加,绝热冷却效率和对流换热系数均呈现逐渐增大的趋势;②劈缝出流角度对尾缘区域的气膜冷却特性有很大影响,随着尾缘劈缝出流角度的增加,尾缘绝热冷却效率逐渐升高,对流换热系数逐渐降低;③劈缝出口固体壁面形状对尾缘气膜冷却特性有很大影响,劈缝出口固体壁面为圆角的尾缘绝热冷却效率最高,随着劈缝分隔壁长度的减小,绝热冷却效率逐渐减小,对流换热系数逐渐升高。     

R12在水平管内流动沸腾换热实验研究

本文对R12在水平管内流动沸腾换热特性作了实验研究。实验结果表明,管内流动沸腾换热与单相对流换热一样,存在热进口效应,国外早期的实验数据由于未能考虑热进口效应而偏大。实验结果还表明,水平流动沸腾周向不均匀换热主要受流动结构影响;截面平均换热系数则与质量流速、热流密度、质量干度和蒸发压力密切相关。分析实验数据证实,流动沸腾换热是由气泡产生而引起的流动充分发展核态沸腾和双相对流蒸发两部分组成的。本文的实验数据与国外已有的换热关系式能较好吻合。     

基于Star-ccm+的某水冷电机控制器热仿真及分析

为提高电机控制器的冷却效率,以一款60 k W水冷电机控制器为研究对象,采用有限元方法建立了电机控制器的散热模型,为消除不同网格尺寸对仿真结果产生的误差对其进行网格无关性验证,并利用CFD软件进行仿真,分析了水道内不同高度、不同形状的扰流块对控制器散热性能的影响。仿真结果表明:在满足工艺要求和总压降的条件下,采用高度为0.7 mm的菱形扰流块时,控制器散热效果达到最佳,这为控制器水道的选型提供了参考依据,具有工程实际参考价值。     

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。     

乡村振兴背景下陕西红色文化发展的路径研究——以商南县刘家花屋为例

针对宽厚比为2、圆角率为0.3的矩形柱,采用刚性模型测压风洞试验的方法,在均匀流场中对其表面风压时程在不同雷诺数和不同风向角下进行了测试。分析了不同风向角下平均阻力系数、平均升力系数和平均风压系数随雷诺数的变化规律。结果表明,随着雷诺数的增大,平均阻力系数减小,平均升力系数会产生明显的跳跃现象。迎风侧角点的风吸力会在较高雷诺数时产生明显的突增现象,随着风向角的增大,突增幅度先增大后减小。     

防腐型弯管前置扰流子的数值模拟

流动加速腐蚀现象广泛地存在于过程工业装置的流体输运管路中,通过在弯管前加装扰流子可以改善弯管内壁面的压力系数分布,降低弯管的流动加速腐蚀速率。文章应用CFD软件FLUENT6.3,对弯管前置扰流子进行数值模拟,研究其结构参数和安装尺寸对弯管内壁外弯侧面压力系数的影响,结果表明：加装扰流子之后,弯管中心面的最大压力系数随着叶片弦长的减小而降低;当安装攻角α在1°~2°之间,压力系数减小,当α大于2°时,弯管中心面的最大压力系数随着攻角的的增大而增大,从2°到6°增大了约100 Pa;当安装距离l在0~10 mm之间,弯管中心面外侧的最大压力系数减小,呈现良好的趋势。之后,随着安装距离的增大,最大压力系数反而增大了约90 Pa。     

飞机除冰冲击射流多相流耦合模型研究

以飞机除冰喷洒作业为研究对象,对冲击射流与冲击壁面进行建模和数值模拟,分析了冲击壁面的速度压力分布特性。用相场函数φ解释了相场和水平集模型模拟出的射流偏转现象,探讨了冲击射流周围压强分布梯度不均匀的原因,以Realizable k-ε湍流模型为基础对比了不同多相流数值模型的模拟结果。发现冲击射流的截面沿着中心轴线呈锥状发展,在滞点处流速迅速衰减为0,压强达到最大值。壁面射流在偏离滞点0.15～0.2 m的位置逐渐获得最大流动速度。最后对比了实验常用的紊流系数与不同多相流模型的模拟结果。综合考虑模型模拟出的速度、压力分布特性及射流紊流系数得出结论：混合物模型和相传递混合模型比较适合进行飞机除冰射流以及类似的大流速、多流体微团类的流动研究。     

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%.     

仿生鳍形状与运动模式对推进性能的影响

为探究仿生鳍形状与其运动模式间的内在关系,采用非耦合隐式求解器求解非定常不可压缩NAVIER STOKES方程和连续性方程。分析相同运动学参数和 面积时,菱形、正方形、长方形和三角形4种形状仿生鳍在波动和摆动2种运动模式下产生的推进力大小;从压力分布、涡街结构等方面给出差异存在的原因,并 找出鳍面形状和推进模式之间的内在联系。结果显示：相同运动学参数和鳍面形状时,不同推进模式产生的推进力存在较大差异;同样,相同运动学参数和推进 模式时,鳍面形状对推进力也有较大影响。该研究为仿鱼推进器选择合适的鳍面形状和匹配的推进模式以实现较优推进性能提供参考。     

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。     

气体阵列微喷射换热特性实验研究

针对近年来电子元件发热量和热流密度不断增大,导致其工作性能受到严重影响的问题,课题组用气体阵列喷射冷却的方法来加强电子设备换 热效果。为研究气体换热特性,实验采用0.5 mm及0.7 mm孔径线性排布的阵列孔板,通过改变喷射间距和喷射孔径,以氩气和空气为工质研究了不同条件下气体 射流冲击的换热特性。并将氩气的换热效果与空气进行比较。实验发现：气体射流冲击换热条件下的换热系数可达到150 W·m-2·K-1,明显高于传统 电子设备散热方式;在2 mm喷射间距下气体的射流冲击换热效果好于4 mm及6 mm;在3种喷射间距下,增大喷射孔径均能有效提高换热效果;在喷射孔径小,间 距小时,空气的换热效果好于氩气,当增大孔径和间距时,两者的换热效果变得十分接近。实验结果对工业应用有一定参考价值。     

不同形状建筑物周围风环境的研究

运用k-ε双方程湍流模型数值模拟了几种不同形状的建筑物和一组建筑物群周围气流绕流的三维流场．结果表明，当来流的风速相同时，不同形状的建筑物的气流绕流流场是不同的，建筑物的几何结构是影响其周围流场分布的主要因素之一；建筑物群周围的绕流过程比单个建筑物更加复杂，除了具有单个建筑物绕流过程中所产生的流动分离和回流等复杂特征外，还存在建筑物之间的互相影响。     

立管内蒸汽冷凝放热试验研究

本文对于大气压力附近向下流动的水蒸汽在立管内膜状冷凝时的试验数据进行了整理,并得到了局部和平均放热系数。试验在内径14mm,长1965mm的碳钢管内进行,蒸汽入口干度x_1=1,蒸汽出口干度x_2=0～0.209。试验中雷诺数范围为350～2611。试验结果给出了由层流区到过渡区的临界雷诺数为800。根据理论分析和试验数据,作者提出了层流区和过渡区内的局部及平均放热系数的半经验计算式。计算值和测量值之间的误差小于18%。本文与其他文献进行了比较。     

圆柱覆膜热线风速仪气动加热数值研究

采用CFX软件和SST湍流模型对圆柱覆膜热线风速仪在高超声速流场中的气体流动和换热情况开展了稳态数值研究,分析了来流速度和基底导热系数及热膜热流密度对基底内部及热膜表面温度分布的影响。结果表明:基底内部温度分布受气动加热和热膜加热的共同作用;来流速度增大时,气动加热作用明显,热量在前缘点处耗散增大,基底和热膜表面温度快速增加,超音速范围内,影响尤为显著;基底内温差随导热系数增大而降低,随热流密度增大而增大;基底内和热膜表面平均温度均随热流密度增大而增大;考虑共轭换热时,热膜表面温差可降低约20%,对平均温度影响较小。     

圆柱绕流远场涡对的数值模拟

基于离散涡方法求得非定常、不稳定流场,数值模拟了三种不同时刻高雷诺数下圆柱绕流结构的发展,从流谱图、等涡量线图和涡谱图可以清晰地看出从近场的初生卡门涡街,过渡到远场的二次涡街的过程,计算结果发现：远场离散涡有形成二个涡的涡对及三个涡的涡对的趋势,计算结果说明了流体运动中涡对结构的本质：由于来流是均匀的,没有加入任何拔动,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,因此在远场形成的二次涡对及卡门涡