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。     

电动汽车HVAC模块制热模式风量分配特性研究

针对某款电动汽车空调HVAC模块风量测试实验时制热吹脚模式各出风口风量分配不均匀的现象，课题组应用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法，并引入多孔介质理论对HVAC模块内部微通道换热器做简化处理，对该款汽车空调HVAC模块制热吹脚模型进行计算模拟，分析制热吹脚模式HVAC内部流场及各吹脚出风口的风量，同时引入无量纲数Ei和S对风量分配的均匀性进行评估。课题组根据仿真分析结果，对吹脚风道底部结构进行优化以及验证分析。验证结果表明：优化后的汽车空调HVAC模块吹脚风道内部涡旋现象减少，相较于原模型，各吹脚出风口不均匀度Ei减小了2%~57%，总不均匀度S降低了5.2%~34.3%，提高了风量分配均匀性。     

纯电动汽车热泵系统室外侧微通道换热器温度分布实验研究

为了探究室外侧微通道蒸发器制冷剂分布和换热器表面温度分布的均匀性，课题组设计了一种4换热器的热泵系统。分别在制冷和制 热工况下，对室外侧换热器在不同的制冷剂充注量和不同的压缩机转速下的表面温度分布均匀性进行了实验研究。使用K型热电偶布点并测量换热器表面温度并 使用红外热成像仪了解其温度分布情况。结果表明：制冷工况下，充注量在1 050~1 075 g时，在不同转速下，系统的制冷性能最佳，同时换热器表面温度分布均匀 性最好；而在制热工况下，充注量在500~700 g时，换热器表面温度分布均匀性随着制冷剂充注量的增加而改善。同一换热器在作为冷凝器和蒸发器时，制冷剂充 注量和压缩机转速对其温度分布均匀性的影响不同。     

微矩表通道组散热器的对流与导热耦合换热的数值分析

采用数值计算的方法，对底面加热的微矩形通道组内充分发展区层流对流换热与导的耦全换热进行了分析。得到了沿通道周边的局部努塞尔特数和总体平均塞尔九与固体基材的导纱数、液体的导热系数及微矩形通道的高宽比间的关系。     

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     

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。     

板式换热器换热特性及压降的实验研究

为了研究强化板式换热器的换热性能及压降特性,利用小型R32制冷系统,基于钎焊式板式换热器,进行了一系列实验。实验结果表明：板式换热器出口制冷剂由过热到两相态时,制冷剂侧换热系数先急剧增大后缓慢降低,传热温差快速减小后缓慢降低,压降只有小幅度的变化;随着换热器的效能逐渐增大,平衡换热器效能和系统性能后,蒸发器出口干度接近1时,换热效果最好。研究可为强化板式换热器的设计提供参考。     

调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法（CFD）对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线，特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化，得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线，并对启闭速度的影响进行了分析．     

板翅式换热器动态特性的试验研究

建立了可进行两股及多股流换热器动态特性试验研究的装置．对一．个两股流板翅式换热器施加流量按阶跃变化、进口温度按指数函数变化的时间域扰动信号，进行了动态试验．得到了换热器动态模型对流量扰动可接线性建模的扰动范围，确定了各股流体对进口温度扰动的响应延滞时间的计算公式．对换热器进行了一系列的动态特性测试，并获得其动态响应过程曲线．试验工况的传热单元数范围为０．６～３，雷诺数为２００～２０００，普朗特数为２～７．试验数据为建立完善的理论模型提供了可对比的依据．     

冷凝器流程数和放置形式对热泵空调系统制冷性能的影响

为揭示冷凝器流程数和放置形式对热泵空调系统制冷性能的影响，课题组设计了热泵空调系统制冷实验。通过实验研究了不同流程数和放置形式的冷凝器对系统制冷量、能效比REE和出风温度等参数的影响；通过红外热像仪记录了冷凝器表面温度分布特性，并采用Otsu算法分析了冷凝器高温区域面积占比。研究结果表明：二流程倒置较其他布置方案有更大的制冷量，更高的REE值以及更低的出风温度；二流程布置方案较三流程有较低的冷凝压力，较低的压比以及较小的压缩机进出口比功；不同流程、不同放置形式的微通道冷凝器，其表面温度分布有差异，二流程较三流程温度分布均匀性好；二流程倒置时高温面积占比大，压缩机转速为4 000 r/min时，冷凝器高温区域占比达62.1%。选用倒置形式的二流程微通道换热器作为冷凝器，可有效提升热泵空调系统制冷效果。     

大容量锅炉水冷壁系统流量分配规律的研究

本文对大容量自然循环锅炉、UP型直流锅炉和强制循环锅炉的水冷壁系统之流量分配规律进行了理论研究,指明了解决大容量锅炉水冷壁流量分配以及汽-水分配均匀性问题的方案和措施。     

多通道烘缸的传热模拟及优化

目前造纸机烘缸大多采用虹吸管式冷凝水排出装置,由于受烘缸积水的影响,传统烘缸干燥效率下降,纸页受热 不均匀。基于此,对传统烘缸进行改造,设计出多通道烘缸的结构,文章应用FLUNET软件对不同高宽比的小通道进行 了传热模拟,得到优化后的小通道尺寸值,结果表明小通道尺寸高、宽均为10 mni时,平均冷凝传热系数值最大,传热效 率最高。对多通道烘缸进行尺寸优化有利于提高烘缸传热效率,节约能源     

板翅式换热器的多目标最优设计

本文探讨了换热器多目标最优设计技术,建立了考虑流程长度变化、温度变化和入口流量分布不均匀对换热器性能影响的板翅式换热器最优设计模型,编制了最优设计程序包,并以实俐进行了验证设计。     

凹凸腔方波型微混合器的数值研究

通过对微混合器的通道结构进行优化或设计新型的通道，改变流体的运动状态，实现流体之间的快速混合和提高混合效率是当今微混合器研究的重点。为了进一步提高微混合器的混合效率，课题组设计了一种带有凹凸腔的方波型微混合器。在不同的Re下，对设计的微混合器进行数值模拟，以混合强度和压降作为评价指标，得到了凹凸腔方波型微混合器的最优结构参数。研究结果表明：凹凸腔微混合器的混合强度和压降都高于方波型微混合器，在Re=10时混合强度提升最显著。对2种结构进行流场分析，发现流体流经凹凸腔结构时能够产生涡流，层流状态被打破，流体之间的接触面积增大，混合强度得到提高。     

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。     

极板凹凸排布对微流通道流动性能影响研究

目前电解单元极板多采用球凸球凹的组合布置形式,其目的是为了增强通道内部的抗扰动能力,提高流体分布的均匀性。为更深入改进通道内流场分布,采用CFD数值模拟的方法对比了5种不同球凸球凹排布方式内部的流场分布特性。结果表明,5种组合布置形式在入口处均呈涡旋运动的特点,且case A方形扩列在入口处的涡旋运动范围较小;布置的形式会影响流场的分布,在球凹球凸单元间形成连续的低速尾迹区,形成较大的速度梯度;温度场的分布与流体速度分布大体呈负相关;所有通道均有速度分量u_w的负速度区域,其对应湍流动能较大;通道内部的凹凸单元布置形式会影响局部流动细节,改善流场分布均匀性,其中case A方形顺列的内部流场均匀性最佳。     

波纹节距对板壳式换热器壳程流动性能和阻力性能的影响

为了对板壳式换热器进行优化设计,课题组以某型号板壳式换热器的壳侧流道为研究对象,建立单流道物理模型,采用FLUENT软件对壳侧流体的流动性能和阻力性能进行模拟研究。模拟结果表明：随波纹节距的增大,流体流线由十字交叉流逐渐转为曲折流,流体平均流速和湍动能逐渐减小;波纹节距为3.9 mm时流动性能较好。随波纹节距的增大,压降逐渐减小。在同一波纹节距下,随着雷诺数的增大压降逐渐增大;波纹节距为15.9 mm时,阻力性能较好。减小节距可以得到较好的壳程流动性能;增大节距可以得到较好的壳程阻力性能。     

板带式速冻机空载状况下速度场的数值模拟

通过对速冻机作适当的几何简化,建立了相应的数学物理模型.使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟,分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度及空气入射角等对内部流场的影响.研究结果表明,空气进口速度和通道高度的选取应综合考虑空气流速大小、流速均匀性和流动阻力损失等3方面因素;最佳空气入射角应为0°.     

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.     

锥形通道流动模式磁流变悬置磁路设计与优化

针对径向阻尼通道磁流变悬置磁芯内径较大时,通道磁感应强度过早饱和的问题,提出一种具有锥形阻尼通道结构的流动模式磁流变悬置。根据流体理论建立了锥形阻尼通道的压降模型;采用有限元法分析了阻尼通道倾斜角度、内径等关键结构参数对通道内磁感应强度及压降的影响规律,仿真结果表明,通过调整倾斜角度、内径等关键结构参数可有效提高通道内磁感应强度及压降;搭建联合仿真优化平台,以ANSYS为分析系统,对磁路结构的参数化建模,并基于ISIGHT软件对悬置磁路结构进行优化设计,下侧阻尼通道磁流变液平均磁感应强度由0.49 T提高到0.52 T,黏性压降由61.221 k Pa降低到39.086 k Pa,屈服压降由404 k Pa提高到955.5 k Pa。优化结果表明:该锥形磁流变悬置结构可有效提高阻尼通道磁感应强度,具有更好的可控性。