微肋角度对开缝翅片流动与传热性能影响的三维数值模拟

利用数值模拟的方法,结合计算流动与传热软件研究了空调系统用的翅片管式换热器开缝型翅片的开缝微肋结构对翅片整体的流动与传热特性的影响.将模拟结果与实验测值进行了比较,两者基本吻合.结合场协同理论分析了计算结果,得出了翅片开缝微肋在既定工况下存在最佳倾斜角度等结论,为改进翅片结构提供参考.     

三聚甲醛／水换热器的数值模拟及结构改进

针对某大型化工企业的三聚甲醛／水换热器在生产中发生的失效问题,借助于ANSYS FLUENT 15．O软件对换热 器的流体流动以及传热进行数值模拟。通过分析管程和壳程流体的流速分布、温度分布及压力分布情况,找到产生故障 的原因,提出结构改进措施,并采用数值模拟的方法,验证结构改进的合理性。研究结果表明：改变管程进口的方向和距 离,调整壳程进、出口的位置,并在管程和壳程进口处加防冲档板能够使管程和壳程进、出口处的流场分布趋于均匀;降 低流体对管束的冲击力,改善管束周边的应力分布状态。结构改进后可有效防止事故的发生。     

喷管通道内气体流动特性的数值模拟

分析了喷管通道内气体的流动特性，运用CFD软件Fluent模拟了Laval喷管在不同工况下的流场，数值模拟结果与相关文献实验结果基本一致，表明喷管通道内气体流场特性的数值模拟在实际工程应用中是可行的，为喷管的优化设计提供了有效的技术途径．     

向心透平无叶导向器内三维可压缩流动的模拟

利用FLUENT软件对向心透平整机(从无叶导向器进口到向心透平叶轮出口)进行三维可压缩流动计算和模拟，并将计算结果与一元设计方法进行比较分析，以检验一维假设的合理性和一元计算的可靠性．     

半埋热油管道传热研究

受飓风、暴雨、泥石流等恶劣天气的影响,埋地管道可能局部处于半掩埋状态。目前半埋管道传热计算多采用“线性插值”模型。建立了半埋热油管道的流（空气水）—管—土耦合传热机理模型,并利用数值模拟手段对不同条件下管道的传热特性进行了研究。结果表明,管道的总传热系数、出口温度和土壤蓄热量与管道的相对埋入面积呈明显的非线性关系;线性模型与机理模型的计算结果在趋势与数值方面均具有较大偏差;管道刚好完全掩埋时与完全不掩埋时相比,总传热系数出口温度的差异较大,且管径越大,差异越显著;当环境流体的温度较低时,管道出口温度对相对埋入面积更敏感。     

平坦地区含硫化氢集输管道的泄漏扩散模拟

针对管道中天然气的泄漏,尤其是含硫集输管道的泄漏将对周围环境造成极大的威胁,对平坦地区含硫化氢天然气管道泄漏扩散进行了数值模拟。模拟分析发现：静风条件下,天然气在大气中自由扩散稳定后,压力、速度和浓度分布基本对称,喷口附近、喷口垂直向上区域以及接近地面区域的硫化氢浓度很高,属于高危险区域;有风条件下,气体扩散范围增大,风不仅对污染物起输送作用,还起稀释扩散作用,但在地面附近影响效果并不明显,而随高度的增加,其效果将不断增强;在无风情况下,喷射区域基本在泄漏口正上方,而有风时,喷射区域发生弯曲;危险区域随着风速的增大而减小,静风时,其范围最大。模拟得出天然气管道泄漏点外扩散的规律能够为实际安全生产和应急抢险提供较好的参考依据。     

风口布置对空调车室内流动与传热影响的数值研究

采用κ-ε紊流模型及贴体坐标,应用整体求解法计算了空调车室内气固耦合传热问题.用Monte Carlo法分析计算了太阳透射辐射在车室内各固体表面引起的附加热流变化,并以此作为能量方程的附加源项,对不同风口布置的空调客车室内流动与传热进行了数值模拟研究.结果表明,送回风口的布置对空调车室内空调效果有较大影响.     

微型燃气轮机燃烧室内三维流动过程的数值模拟

采用RNG κ-ε湍流模型，对Capstone公司75kW微型燃气轮机燃烧室火焰筒内气流三维流动过程进行了数值模拟研究．结果表明，燃烧室火焰筒内有3个回流区，其存在将有助于燃料的连续点火和火焰的稳定．由火焰筒后部两排二次空气掺混射流孔射入火焰筒的射流深度不同，且沿流动方向第一排射流孔射流深度大于第二排．此外，火焰筒内气流轴向、径向和切向速度沿火焰筒径向的分布随着气流沿火焰筒轴向的流动逐渐趋于均匀，且其峰值位置朝向火焰筒中心轴方向移动．     

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。     

摩托车化油器腔体内部二维流动的数值模拟

建立了摩托车化油器腔体内部气体流动的二维不可压湍流模型，并对节气门全开、并开及经济工况下的流场进行数值模拟，得出了流场的变化规律．     

LNG绕管式换热器管内压降和热传递的数值模拟

针对目前LNG绕管式换热器在设计时存在管内低温传热的不确定性,采用FLUENT软件分析了大螺距螺旋管 在湍流状态下管内的压降和冷却传热特征。研究中分别采用4.8 MPa的气态甲烷和液态甲烷为介质,探讨了螺旋管结 构、雷诺数Re、普朗特数Pr对压降和努塞尔数Nu的影响。结果表明：管径、缠绕直径、Re及Pr对压降和/VM的影响较 大;螺距对传热和压降影响较小,可忽略不计。并将模拟值与Jayakumar等半经验值做对比,结果趋势一致。最后拟合出 适用于LNG低温冷却状态下的Nu公式,为LNG绕管式换热器的工艺计算提供一定的依据。     

旋流式气化炉冷态流场数值模拟研究

为探究一种新型旋流式气化炉冷态流场分布特性及内部结构对其流场的影响,应用计算流体力学( CFD)软件 FLUENT对该气化炉进行三维数值模拟分析。采用RNG K-8湍流模型,通过多点测压实验,对模拟结果进行验证,并且 采用不同的开孔率及旋流片角度组合分析气化炉内部结构对其流场的影响。结果表明：模拟和测压实验结果较为一致; 旋流式气化炉内气流主要做螺旋上升运动;栅板开孔率大小主要影响气化炉内压降、轴向速度以及湍流强度;而旋流片 角度则主要影响切向速度及湍流强度分布。新型旋流式气化炉内部栅板旋流片结构可增加气化反应速率及反应停留 时间,有助于气化反应的进行。     

列管式换热器中管程介质流动均匀性数值模拟与优化

在双管程烟一水介质的列管式换热器中,针对烟气在管程中流量分布不均匀对换热效果的不利影响,利用 FLUENT软件对管程结构进行模拟与优化。考虑折返通道高度h、两管程间距L、换热管列数r、管内径d和管节距S 5个 主要特征尺寸对流动均匀性的影响,采用正交试验方法进行数值模拟试验。通过极差和方差分析,得出影响烟气流动均 匀性的显著因素是d,其次是r和h,而不显著因素是L和.。在模拟参数范围内,得到管程结构的最优组合参数：h为60 mm,L为20 mm,r为4,d为7 mm,S为11.6 mm[l. 45(d+1)]。优化后的各管程中流动均匀性明显得到改善     

螺旋扭曲扁管管外传热性能数值模拟

为了研究螺旋扭曲扁管管外强化换热性能,采用周期性边界条件对螺旋扭曲扁管管外层流流动与换热性能进行 了数值模拟和理论分析,并且与圆管进行比较。通过建立不同规格的螺旋扭曲扁管换热器几何模型,得出螺旋扭曲扁管 的长短轴比a/b越大、螺距s越小,其管外传热性能就越好,强化传热综合性能评价因子就越大,与此同时,其流动阻力 也会增大。随着Re数的增大,强化传热综合性能增强,但趋势变缓。该研究结果对螺旋扭曲扁管换热器的设计有一定 的参考价值。     

超薄板焊接熔池流场数值模拟

为了研究超薄板焊接质量差的问题,根据流体力学和传热学原理,建立超薄板焊接熔池的二维数值分析模型。 电弧热源模型采用高斯热源分布模型,模型考虑了超薄板固态金属的热传导、熔池与外部环境的对流辐射、熔池内部液 态金属质点的热传递、材料的热物理性能参数部分随温度变化等因素。采用FLUENT对超薄板微束等离子焊接熔池模 型进行求解,得出了熔池温度场、流场分布,并讨论了几种作用力对超薄板熔池流场的影响。研究结果表明表面张力是 超薄板熔池内部液态金属流动的主要驱动力     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0 数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–" 双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明：所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的“死油区”和“死水区”明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12◦时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。     

基于CFD的蒸气箱分区结构流场数值模拟

针对蒸气箱在开发改进过程中,缺少对内部蒸气流动特性的理论分析和有效开发手段而过于依赖设计经验的问 题,建立了基于计算流体动力学( CFD)的蒸气可压缩流动模型,采用了FLUENT的SST k-ω模型对蒸气箱内部分区结构 进行蒸气流动数值模拟：改变不同的输入条件,探索了蒸气箱内部的缓冲区、阻流区、主流区和扩散板等结构对蒸气喷射 稳定性、均匀性和热量损失的影响。研究表明：缓冲区与阻流区阶梯连接会产生较强的蒸气湍流,迅速降低喷射速度;阻 流板在降低流速,分散蒸气流动的同时,加剧蒸气湍流,影响蒸气输出速度和流量分布;扩散孔的形状分布直接影响了蒸 气喷射速度、流量和加热区域均匀蒸气层的形成     

带有双倾斜肋片的细通道内液体流动与传热特性

为提高细通道热沉的传热性能,设计了一种内置双倾斜肋片的细通道热沉。通过数值模拟的方法对双倾斜肋片细通道的传热特性、流动特性以及综合性能进行研究。分析了在一定雷诺数范围内细通道的摩擦阻力因数、努塞尔数、综合性能评估值以及总热阻的变化情况。结果表明：在雷诺数较低时肋片长度为1.5 mm的通道综合传热性能最佳,在雷诺数较高时肋片长度为1.0 mm的通道综合传热性能最佳。综上可知加入双倾斜肋片的细通道可以增加传热,并降低总热阻从而有效地提高传热性能。