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周期性沟槽通道内自激振荡流及换热特性

化工学报 2012年第2期63卷 408-415页

作者：汪健生吴翠天津大学机械工程学院天津300072

应用数值模拟方法分析了以周期性方式布置不同结构通道内产生的周期性自振荡流动现象,并研究了自激振荡流对下壁面物块传热特性的影响。计算采用低Reynolds数、二维、非稳态层流模型。采用布置斜板和布置两个不同弯曲方向叶片3种方式来... 详细信息

应用数值模拟方法分析了以周期性方式布置不同结构通道内产生的周期性自振荡流动现象,并研究了自激振荡流对下壁面物块传热特性的影响。计算采用低Reynolds数、二维、非稳态层流模型。采用布置斜板和布置两个不同弯曲方向叶片3种方式来诱导自激振荡流。分别对不同结构通道内流体的流场、温度场、Nusselt数和表面摩擦系数变化规律进行了对比分析。计算结果发现:3种结构由稳态过渡到自振荡流时对应的临界Reyn-olds数都很低,分别为620、480、400,并且有较低临界Reynolds数的通道结构对应较强烈的振荡,表现为沟槽区域的强烈涡结构运动,及由此带来的更好的换热效果。此外,表面摩擦系数因通道涡结构相异而有不同的变化趋势。

关键词：自振荡流沟槽通道斜板叶片

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窄点温差匹配对ORC系统性能的影响

机械工程学报 2017年第8期53卷 158-165页

作者：汪健生岳开红天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

选取多种有机工质,以单位净功的换热面积(Heat exchanger area per unit power output,APR)为目标函数对有机朗肯循环(Organic Rankine cycle,ORC)系统进行优化分析,讨论蒸发器与冷凝器的窄点温差匹配对系统经济性能的影响。探讨在不同... 详细信息

选取多种有机工质,以单位净功的换热面积(Heat exchanger area per unit power output,APR)为目标函数对有机朗肯循环(Organic Rankine cycle,ORC)系统进行优化分析,讨论蒸发器与冷凝器的窄点温差匹配对系统经济性能的影响。探讨在不同的热源温度、冷源流量以及蒸发温度下,窄点温差之比对系统经济性能的影响的变化,从而确定最优的系统参数。研究结果表明:对于所选工质,均存在一最优窄点温差比,使系统的经济性能最佳,并且对于不同工质,最佳窄点比存在差异。最佳窄点温差比随窄点温差之和以及热源温度增加而增大,随蒸发温度升高而减小,而冷源流量对最佳窄点温差比几乎没有影响。窄点温差的匹配对系统参数的选择有较大的影响,合适的窄点匹配关系能有效改善ORC系统性能。

关键词：窄点温差匹配 ORC 经济性能

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非定常绕流主动控制的数值分析

化工学报 2012年第12期63卷 3784-3790页

作者：汪健生田永生天津大学机械工程学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

为抑制圆体后尾流区涡脱落,降低流动阻力;在主圆柱体后方以上下对称方式各设置一旋转小圆柱体,以此实现对流场的控制。采用数值模拟方法,对采用此控制策略下的二维非稳态圆柱绕流尾流流动特性进行了分析研究;考察了Re=200时,附属小圆柱... 详细信息

为抑制圆体后尾流区涡脱落,降低流动阻力;在主圆柱体后方以上下对称方式各设置一旋转小圆柱体,以此实现对流场的控制。采用数值模拟方法,对采用此控制策略下的二维非稳态圆柱绕流尾流流动特性进行了分析研究;考察了Re=200时,附属小圆柱旋转速度α及旋转方向对主圆柱尾流流动特性的影响。数值模拟结果表明:当上部小圆柱顺时针旋转、下部小圆柱逆时针旋转时,可以抑制涡脱落并降低流动阻力;当α=2.4时即可实现对主圆柱体尾流区涡脱落的抑制效果;同时阻力系数和升力系数得到较大幅度降低,圆柱绕流的尾流流动特性被完全改变,有效控制了尾流区的不稳定性;而当上部小圆柱逆时针旋转、下部小圆柱顺时针旋转时,会导致尾流涡量增强,阻力及升力系数增大。

关键词：圆柱绕流主动控制压力系数附属圆柱

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关于中高温热泵试验中的几种特殊现象

太阳能学报 2005年第1期26卷 63-68页

作者：汪健生赵力张启天津大学机械工程学院热能系天津300072

在对中高温热泵进行了大量的试验研究之后,发现了四种有别于理论分析结果的试验现象,如冷凝温度下降,COP也下降;压缩机转数降低,COP降低等。针对这些特殊现象,进行了详细的描述、分析和较合理的解释,最终给出了对中高温热泵在设计和实... 详细信息

在对中高温热泵进行了大量的试验研究之后,发现了四种有别于理论分析结果的试验现象,如冷凝温度下降,COP也下降;压缩机转数降低,COP降低等。针对这些特殊现象,进行了详细的描述、分析和较合理的解释,最终给出了对中高温热泵在设计和实际运行中的一些建议,这将有助于中高温热泵系统的安全高效运行。

关键词：中高温热泵特殊试验现象频率非共沸工质

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改进型脉动热管的研究进展

现代化工 2015年第12期35卷 10-13页

作者：汪健生马赫天津大学机械工程学院天津300072

着重对目前国内外脉动热管结构改进方面的研究进行了归纳总结,分析了各种结构对脉动热管传热效果的影响,讨论了其应用背景。此外,总结了目前所共识的脉动热管运行机理,并对脉动热管的改进方向以及实现工业化所需进行的工作提出了展望。

关键词：脉动热管改进几何参数运行参数物理参数

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槽道流动与传热的主动控制模式

机械工程学报 2011年第24期47卷 104-110页

作者：汪健生李康宁天津大学机械工程学院天津300072

依据近壁湍流结构及主要特征,提出三种改变流体传热与流动特性的主动控制模式,即顺流下扫模式、逆流下扫模式和垂直下扫模式。对实施主动控制的矩形槽道中的流体流动与传热特性进行数值模拟,并对三种主动控制模式与流体流动、传热间的... 详细信息

依据近壁湍流结构及主要特征,提出三种改变流体传热与流动特性的主动控制模式,即顺流下扫模式、逆流下扫模式和垂直下扫模式。对实施主动控制的矩形槽道中的流体流动与传热特性进行数值模拟,并对三种主动控制模式与流体流动、传热间的相互作用进行分析。数值模拟的结果表明,顺流下扫控制模式可以较好地抑制近壁流体的喷出,改善流体的流动与传热特性。与另两种控制模式相比,顺流下扫模式具有最优传热与流动特性。其余两种控制模式虽然也有一定的强化传热与流动减阻效果,但传热与流动综合系数与未施加主动控制模式的空槽道相比提高很小。

关键词：湍流结构控制模式数值模拟流动特性传热

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水平槽道内几种周期性结构的传热与流动研究

机械工程学报 2011年第18期47卷 144-151页

作者：汪健生李康宁天津大学机械工程学院天津300072

采用数值模拟方法,对流体在不同周期性结构二维水平槽道内的传热性能与流动特性进行研究。分析不同雷诺数条件下,布置于槽道下壁面的障碍块表面时均努塞尔数Nu及表面摩擦因数μ的变化规律。计算结果表明,当障碍块之间量纲一距离分别为0... 详细信息

采用数值模拟方法,对流体在不同周期性结构二维水平槽道内的传热性能与流动特性进行研究。分析不同雷诺数条件下,布置于槽道下壁面的障碍块表面时均努塞尔数Nu及表面摩擦因数μ的变化规律。计算结果表明,当障碍块之间量纲一距离分别为0.50和0.25、雷诺数Re=1 000时;槽道上、下壁面均布置障碍块的传热性能较仅在槽道下壁面布置障碍块的传热性能有了显著提高,前者比后者的传热性能分别提高393%和574%。当雷诺数Re=500、障碍块之间量纲一距离为0.50时,对在槽道中间设置一斜板与不设置斜板两种情况进行比较后发现,设置斜板的槽道比不设置斜板的槽道传热性能提高27.1%。当在下壁障碍块右上角处放置一小圆柱体后发现:传热性能并未得到有效提高,但流动摩擦因数有所减小,从而使得输送流体的泵功降低。

关键词：传热流动摩擦因数周期模型

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小尺度圆柱涡流发生器的传热与流动特性

机械工程学报 2015年第8期51卷 204-212页

作者：汪健生赵云俭朱强天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

应用大涡模拟对设置小尺度圆柱涡流发生器矩形槽道底面的流动与传热特性进行研究,小尺度圆柱涡流发生器置于湍流边界层内。分析不同间隙比对槽道流动结构、槽道底面Nusselt数、摩擦因数以及综合性能系数的影响。此外,采用大涡模拟所得... 详细信息

应用大涡模拟对设置小尺度圆柱涡流发生器矩形槽道底面的流动与传热特性进行研究,小尺度圆柱涡流发生器置于湍流边界层内。分析不同间隙比对槽道流动结构、槽道底面Nusselt数、摩擦因数以及综合性能系数的影响。此外,采用大涡模拟所得槽道计算结果与前人直接数值模拟结果一致性很好,验证所采用数值方法的准确性与可靠性。研究结果表明,与未设置小尺度圆柱涡流发生器的矩形槽道相比,设置小尺度圆柱涡流发生器槽道底面的换热性能可以得到显著提高,同时其流动阻力的增加亦得到有效抑制。当间隙比为2.0时,槽道底面换热性能最佳,其Nusselt数可提高18.76%;而当间隙比为0.5时,槽道底面减阻效果最佳,摩擦因数可减小3.77%。

关键词：大涡模拟涡流发生器间隙比综合性能系数

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管道节流过程中气蚀的数值模拟

机械工程学报 2008年第12期44卷 100-104页

作者：汪健生刘志毅天津大学机械工程学院天津300072

应用数值模拟的方法,对流体在圆形、六边形、正方形、渐缩及渐扩几种不同几何形状和尺寸的节流管道中流动时所产生的气蚀现象进行数值计算,模拟流体在管道节流过程中气蚀的发生过程,分析不同节流断面形状节流管道的含气量分布、沿程含... 详细信息

应用数值模拟的方法,对流体在圆形、六边形、正方形、渐缩及渐扩几种不同几何形状和尺寸的节流管道中流动时所产生的气蚀现象进行数值计算,模拟流体在管道节流过程中气蚀的发生过程,分析不同节流断面形状节流管道的含气量分布、沿程含气量、沿程压力变化等规律。数值计算的结果表明,在所计算的不同断面形状节流管道中,渐缩形节流管道中气蚀发生的区域最小。同时,还对具有较好气蚀特性的几种不同长度渐缩形节流管道进行模拟计算,结果显示,节流段长度对气蚀的存在区域有重要影响,随节流段长度的增加,气蚀区域向下游的发展范围逐渐加大。此外,对各种断面节流管道中气蚀产生的位置进行预测,并对气蚀形成的机理及影响因素进行分析。

关键词：流动气蚀节流数值模拟