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不同工作因数下方波冲击射流的换热特性

化工学报 2013年第7期64卷 2428-2435页

作者：汪健生王振川李美军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 中国科学院工程热物理研究所北京100190

应用数值模拟方法研究了不同工作因数下方波冲击射流的换热及流动特性,并分析了冲击靶面换热特性的变化规律。研究了冲击靶面换热特性随Reynolds数、脉冲频率、喷嘴距冲击靶面距离与喷嘴直径之比等参数的变化规律,重点分析了不同工作因... 详细信息

应用数值模拟方法研究了不同工作因数下方波冲击射流的换热及流动特性,并分析了冲击靶面换热特性的变化规律。研究了冲击靶面换热特性随Reynolds数、脉冲频率、喷嘴距冲击靶面距离与喷嘴直径之比等参数的变化规律,重点分析了不同工作因数对冲击射流滞止区域换热与流动特性的影响,并将数值计算结果与连续冲击射流、脉动冲击射流实验结果进行对比验证。计算结果表明:当工作因数为0.5与0.7时,冲击靶面滞止区域Nusselt数非常接近;当工作因数为0.5时,壁面射流区域Nusselt数比工作因数为0.7时提高了10%;工作因数为0.9时,冲击靶面Nusselt数比连续冲击射流提高3%;工作因数为0.7时,相对于工作因数为0.5、0.9及连续冲击射流时,冲击靶面滞止区域存在强烈的涡结构变化。

关键词：方波冲击射流工作因数换热特性流动特性

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燃烧学 1

丛书名：面向“十三五”高等教育规划教材

2017年

作者：汪健生

燃烧学是工程热物理及其相关学科的一门重要专业基础课程，其相关理论也被广泛应用于航空航天、动力工程、机械工程、化学工程等众多工程领域中。《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》较为全面系统地介绍了燃烧现象所涉及的基本... 详细信息

ISBN: (数字)9787568242851

ISBN: (纸本)9787568242851

燃烧学是工程热物理及其相关学科的一门重要专业基础课程，其相关理论也被广泛应用于航空航天、动力工程、机械工程、化学工程等众多工程领域中。《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》较为全面系统地介绍了燃烧现象所涉及的基本概念、基本理论以及新的研究进展。内容选取上，参考了国内外优秀教材的精华，同时适当增加了燃烧学的新近研究与应用成果。由于燃烧学涉及热力学、传热学、流体力学、化学动力学等理论基础，数学处理相对复杂，为使读者能比较深入理解燃烧学的基本理论，掌握其基本处理方法，《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》在内容叙述中，力求避免过多讨论相对烦琐的数学推导及演绎，而将重点集中于燃烧过程的物理机理的讲述与讨论。《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》力求简明扼要，目的是为不同专业方向的读者提供燃烧学的基本知识，使其能正确运用于理论研究和工程实际。此外，《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》还介绍了燃烧学的新研究动态，以便读者能了解燃烧学的相关研究进展。为加深对《燃烧学/面向“十三五”高等教育规划教材》内容的理解与掌握，每章均备有少量习题。

关键词：燃烧学

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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微型矩形凹槽的长方体通道的减阻和传热特性

应用力学学报 2023年第1期40卷 211-217页

作者：汪健生庄艳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

在长方体通道底面沿展向方向间隔设置了微型矩形凹槽,凹槽的深度与边界层尺度相当。采用大涡模拟方法对长方体通道内的流动及传热特性进行研究。数值计算结果表明:在长方体通道内设置的微矩形凹槽可以诱导“突出效应”及二次涡,二次涡... 详细信息

在长方体通道底面沿展向方向间隔设置了微型矩形凹槽,凹槽的深度与边界层尺度相当。采用大涡模拟方法对长方体通道内的流动及传热特性进行研究。数值计算结果表明:在长方体通道内设置的微矩形凹槽可以诱导“突出效应”及二次涡,二次涡的作用类似于微型空气滚动轴承,因而可减小流阻,并使传热性能略有提高。研究表明:微凹槽导致了速度滑移,从而有效降低了通道底部附近流体速度梯度;造成低速条纹变宽,使高低速流体的混合受到抑制。微凹槽内产生的二次涡增加了黏性底层的厚度,且二次涡与微凹槽上方流体之间的滚动摩擦代替了壁面与流体之间的滑动摩擦。与没有布置微型矩形凹槽的长方体通道相比,布置微凹槽的长方体通道可在不影响传热效果的前提下达到6%以上的减阻率。

关键词：湍流传热数值模拟减阻微型矩形凹槽滑移速度

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水平蒸发与冷凝结构脉动热管的热力性能

化学工程 2018年第6期46卷 31-36页

作者：汪健生白雪玉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300350

为解决实际工程应用中平面间的传热问题,文中提出一种水平蒸发与冷凝结构的新型脉动热管,采用数值模拟方法,对该热管在4种加热方式下的启动与热力性能进行了研究分析。结果表明:脉动热管内部存在小气泡、短气塞、长气塞等流型。均匀加热... 详细信息

为解决实际工程应用中平面间的传热问题,文中提出一种水平蒸发与冷凝结构的新型脉动热管,采用数值模拟方法,对该热管在4种加热方式下的启动与热力性能进行了研究分析。结果表明:脉动热管内部存在小气泡、短气塞、长气塞等流型。均匀加热时,该脉动热管的临界启动加热功率为20 W。非对称式(以蒸发段几何中心线为对称轴)与递增式(沿蒸发段端部至绝热段加热量逐渐增加)加热方式均可有效改善脉动热管的启动性能和热力性能,且采用非对称式加热时,可使脉动热管的热阻最多降低13.26%。

关键词：脉动热管水平蒸发段水平冷凝段非均匀加热启动热阻

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半椭圆涡流发生器强化换热机理

机械工程学报 2006年第5期42卷 160-164页

作者：汪健生汤俊洁张金凤天津大学热能工程系天津300072

对单列及双列方式排列的一种斜截半椭圆柱体涡流发生器,以稳态的气、水逆流换热方式为模型,用数值方法模拟了迎流攻角为0°～90°,雷诺数6 000～48 000范围内的传热特性。结果表明:涡流发生器可以诱导纵向涡与流向涡,起到强化传热的作用... 详细信息

对单列及双列方式排列的一种斜截半椭圆柱体涡流发生器,以稳态的气、水逆流换热方式为模型,用数值方法模拟了迎流攻角为0°～90°,雷诺数6 000～48 000范围内的传热特性。结果表明:涡流发生器可以诱导纵向涡与流向涡,起到强化传热的作用,纵向涡在强化传热中起主要作用。

关键词：涡流发生器强化换热压降涡流

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小尺度涡流发生器强化传热的数值模拟

化工学报 2007年第7期58卷 1648-1654页

作者：汪健生张金凤刘志毅天津大学机械工程学院热能工程系天津300072

采用数值模拟方法,对布置有不同高度小尺度涡流发生器的矩形槽道,在Re=4000～10000的范围内进行了模拟计算。结果表明,小尺度涡流发生器由于其高度的不同引起对流换热和压差的变化,分析了小尺度涡流发生器所诱导的流向涡和展向涡对强化... 详细信息

采用数值模拟方法,对布置有不同高度小尺度涡流发生器的矩形槽道,在Re=4000～10000的范围内进行了模拟计算。结果表明,小尺度涡流发生器由于其高度的不同引起对流换热和压差的变化,分析了小尺度涡流发生器所诱导的流向涡和展向涡对强化传热影响的内在机理,并对所产生的涡旋对槽道中压力分布的变化进行了分析。采用一种综合考虑对流换热和流动阻力的评价标准对不同高度小尺度涡流发生器的传热和流阻特性进行对比评价。

关键词：涡流发生器流向涡展向涡强化传热

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一种低流阻表面的流动与传热特性

机械工程学报 2012年第8期48卷 128-134页

作者：高小明李惟毅汪健生天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数Nu与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得Nu数进行比较,计算误差均小于5%。研究... 详细信息

采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数Nu与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得Nu数进行比较,计算误差均小于5%。研究结果表明,在四种工况下,圆孔表面由于圆孔的存在改变其表面附近流动边界层的流动结构,使得边界层内垂直于壁面的法向速度梯度变小,进而使得边界层厚度增加,且由于圆孔表面下方流体可吸收部分来自边界层以外的动量传递,降低壁面附近的湍流扰动,从而减少损耗,达到明显的减阻效果。计算结果显示:四种工况下圆孔表面的存在使得流动均有不同程度的减阻效果,四种工况中减阻效果最大可达14%;但是随着流动减阻效果的改善,圆孔表面的换热性能均有所降低。

关键词：数值模拟流动结构减阻壁面切应力

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湍流边界层内添加控制的流动与传热特性

中国电机工程学报 2013年第14期33卷 67-74,7页

作者：高小明李惟毅汪健生中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

采用数值模拟的方法对矩形槽道内湍流的流动与传热特性进行了研究,并对充分发展湍流边界层内的法向脉动速度和展向脉动速度分别进行了控制,对添加控制后的槽道流动与传热特性进行了研究。将矩形槽道内湍流模拟结果与Kim等人的直接数值... 详细信息

采用数值模拟的方法对矩形槽道内湍流的流动与传热特性进行了研究,并对充分发展湍流边界层内的法向脉动速度和展向脉动速度分别进行了控制,对添加控制后的槽道流动与传热特性进行了研究。将矩形槽道内湍流模拟结果与Kim等人的直接数值模拟结果进行了比较,模拟结果与直接数值模拟结果吻合较好,换热面Nu数与采用Gnielinsk公式计算所得Nu数进行了比较。通过对边界层内脉动速度控制可以达到减阻的目的,控制方法采用将边界层内的条带型区域内正法向脉动速度控制为0和原脉动速度的0.1、0.2、0.3倍,展向脉动速度控制为0,但随着流动减阻效果的提高,槽道换热面的换热效果也均有所降低。

关键词：数值模拟湍流控制流动减阻换热壁面切应力

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凹槽表面的流动与传热特性

化工学报 2013年第6期64卷 1948-1958页

作者：高小明李惟毅汪健生天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

采用大涡模拟对底面为凹槽的矩形通道内湍流流动与传热特性进行了研究,为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将平直矩形通道内模拟结果与文献中的直接数值模拟结果进行了比较,换热面Nusselt数与采用Dittus-Boelter公式计算所得Nu进行... 详细信息

采用大涡模拟对底面为凹槽的矩形通道内湍流流动与传热特性进行了研究,为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将平直矩形通道内模拟结果与文献中的直接数值模拟结果进行了比较,换热面Nusselt数与采用Dittus-Boelter公式计算所得Nu进行了比较,计算误差小于5%。以凹槽表面为底面的矩形通道的数值模拟结果表明:通道底面的凹槽结构改变了凹槽表面处流动结构,不同的凹槽高度和长度对流动阻力和换热效果的影响不同,在特定的几何参数下,与平直矩形通道相比,凹槽表面时均Nusselt数提高了近50.5%,时均摩擦阻力系数减小了近35.17%,综合系数增加了73.89%。通道内的流动结构显示:凹槽表面附近存在流体垂直流向壁面区域,在垂直流动区域内流体出现前、后分流,分流位置处Nusselt数增加明显,摩擦阻力系数没有明显增加,其综合流动特性最好。

关键词：数值模拟凹槽表面流动减阻强化换热