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。     

带次流道的周向平行弯曲细通道夹套熵产研究

为探究次流道对周向平行弯曲细通道夹套性能的影响,对有无次流道的周向平行弯曲细通道夹套内流体的层流 流动和传热特性进行了三维数值模拟分析。通过对比分析得到如下结果：次流道增加了夹套的平均Nu数;在低Re数 时,有次流道夹套的流阻系数f小于无次流道夹套,而当Re数大于1 050时,有次流道夹套的厂高于无次流道夹套;有次 流道夹套的传热不可逆的熵产率小于无次流道夹套,而2种夹套的流动不可逆的熵产率在低进口Re数时相差不大。次 流道强化了夹套的传热性能,且在低Re数时降低了夹套的流动阻力。     

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。     

换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与转动特性,选取了不同宽度（6,7和8 mm）的三种扭率（2.0,3.0,4.0）及3种螺距比（1.5,2.0,2.5）的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验。实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和转动性能都有明显提高,并且分析了其带宽、扭率和螺距比等参数对压降和转速的影响。通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的压力降关联式和转速关联式。通过与光滑扭带实验数据对比,证明了实验研究的扭带具有良好的转动性能。     

涡发生器结构对螺旋通道传热和熵产的影响

为考察恒热流密度时不同形状涡发生器对螺旋通道内流体湍流状态下传热特性的影响,采用RNG K-ε湍流模型,对内壁光滑以及内置体积相同的半球形、圆柱形和圆锥形涡发生器的螺旋通道进行数值模拟。在工质为常温水,热流密度为50 000 W/m2,入口温度为298 K,入口速度范围为0.5~1.0 m/s的条件下,研究了湍流状态下4种螺旋通道的 努赛尔数、泊肃叶数和综合性能评价因子（η）,并根据热力学第二定律进行熵产计算。结果表明：在湍流状态下,3种涡发生器对努塞尔数的影响不大,泊肃叶数有所增加,η均小于且接近1,总熵产提高,并随雷诺数的增加而减小。综上可知,涡发生器结构的改变对螺旋通道的传热效果影响较小,对熵产提升显著。