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管壳式换热器壳侧湍流流动与换热的三维数值模拟

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化工学报 2004年第7期55卷 1053-1059页

作者：邓斌陶文铨西安交通大学动力工程多相流国家实验室能源与动力工程学院陕西西安710049

综合应用体积多孔度、表面渗透度和分布阻力方法建立了适用于准连续介质的N S修正控制方程 .用改进的k ε模型考虑管束对湍流的产生和耗散的影响 ,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应 ,对一管壳式换热器的壳侧湍流流动与换热进行... 详细信息

综合应用体积多孔度、表面渗透度和分布阻力方法建立了适用于准连续介质的N S修正控制方程 .用改进的k ε模型考虑管束对湍流的产生和耗散的影响 ,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应 ,对一管壳式换热器的壳侧湍流流动与换热进行了三维数值模拟 .对计算结果进行了归纳 ,并与换热器冷态实验、前人的研究结果进行了对比分析 ,从而证明了该方法能更有效地模拟管壳式换热器壳侧的流动特性 ,压降实验数据和计算结果符合良好 .

关键词：管壳式换热器多孔介质湍流流动与换热数值模拟

用直接模拟Monte Carlo方法计算微通道的流动与换热

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西安交通大学学报 2005年第1期39卷 41-44,65页

作者：周靖陶文铨西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安7110049

应用直接模拟MonteCarlo(DSMC)方法模拟了平行板微通道中进口流速较低时的气体流动,应用质量守恒来处理进出口的压力边界.所模拟流动的Knudsen数的范围是0 05～1 00,涉及了滑移区、过渡区和自由区.计算了来流与平板等温以及平板对称加... 详细信息

应用直接模拟MonteCarlo(DSMC)方法模拟了平行板微通道中进口流速较低时的气体流动,应用质量守恒来处理进出口的压力边界.所模拟流动的Knudsen数的范围是0 05～1 00,涉及了滑移区、过渡区和自由区.计算了来流与平板等温以及平板对称加热两种工况,揭示了压缩性与稀薄性对所研究微平行板通道中流动与换热的影响.研究结果表明:①随着Knudsen数增大,沿程压力变化的非线性逐渐减弱,沿程速度变化与温度变化都趋于平缓,速度滑移量和温度跳跃量增大;②沿程温度变化在进出口处较为明显;③气体在微通道内的换热主要集中在进出口处,在通道中部换热很弱.

关键词： DSMC方法微通道亚音速传热

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过渡季节某大型阶梯教室内热环境的数值分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第2期49卷 143-150页

作者：陶文铨徐晋西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

教室环境对学生的学习效率有着不可忽视的影响。为此，利用数值模拟的方法研究了西安某大学一座大型独立阶梯教室内的热环境，并评价了其对室内人员舒适性的影响。将模拟季节选在一年中的过渡季节（环境温度处于5～17,℃），并选择了有... 详细信息

教室环境对学生的学习效率有着不可忽视的影响。为此，利用数值模拟的方法研究了西安某大学一座大型独立阶梯教室内的热环境，并评价了其对室内人员舒适性的影响。将模拟季节选在一年中的过渡季节（环境温度处于5～17,℃），并选择了有代表性的教室内窗户关闭、学生穿着热阻为1,clo 服装的情景。计算结果显示：当环境温度从7,℃变化到15,℃时，教室内学生、教师的体表温度和教室平均温度均随环境温度同程度提高。结果还表明：在环境温度较低时（7～10,℃），位于教室前排，以及靠近外墙、过道、后门的同学体表温度低，教室内热环境的舒适性指标远低于舒适范围的下限；在环境温度较高时（15,℃左右），教室内热环境基本可以满足舒适性要求。

关键词：过渡季节大型阶梯教室热环境热舒适数值模拟

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螺旋折流板换热器壳侧流动的数值模拟

西安交通大学学报 2004年第11期38卷 1106-1109页

作者：邓斌吴扬陶文铨西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

采用多孔介质、分布阻力模型、阶梯逼近技术对螺旋折流板换热器壳侧的流动进行了三维数值模拟,湍流方程组的求解采用了改进的k-ε模型和壁面函数法.数值模拟结果表明,在相同的进口内径及相同的进口流量条件下,螺旋折流板换热器壳侧的压... 详细信息

采用多孔介质、分布阻力模型、阶梯逼近技术对螺旋折流板换热器壳侧的流动进行了三维数值模拟,湍流方程组的求解采用了改进的k-ε模型和壁面函数法.数值模拟结果表明,在相同的进口内径及相同的进口流量条件下,螺旋折流板换热器壳侧的压降明显低于弓形折流板换热器的,且随着螺旋角的增加,压降呈减小的趋势.在小流量条件下,计算所得的换热器进出口总压降与实验值之间的偏差大部分在14%以下,最大为18%,能符合工程计算的需要.

关键词：螺旋折流板换热器多孔介质模型数值模拟

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PEM内水和质子扩散的分子动力学模拟

工程热物理学报 2010年第11期31卷 1917-1920页

作者：陈磊林鸿陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

为了研究Nafion膜的微细观结构及其输运特性,本文针对目前广为采用的Nafion 117膜并基于MaterialsStudio(MS)软件平台构建了一种分子动力学计算模型,对其实施了计算,得到了不同含水量下Nafion 117膜的元胞结构,膜元胞的密度的模拟值与... 详细信息

为了研究Nafion膜的微细观结构及其输运特性,本文针对目前广为采用的Nafion 117膜并基于MaterialsStudio(MS)软件平台构建了一种分子动力学计算模型,对其实施了计算,得到了不同含水量下Nafion 117膜的元胞结构,膜元胞的密度的模拟值与实验值吻合较好;同时研究了水分子和水合氢离子在膜内的扩散,水分子和水合氢离子的扩散系数随着含水量的增加而增加,和实验值变化趋势一致。分析了计算结果与文献实验值出现偏差的原因,并指出目前利用分子动力学方法对质子交换膜(PEM)进行微观研究仍不失为有力的手段。

关键词：分子动力学模拟 MS软件扩散系数 Nafion 117膜

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冰箱内非稳态自然对流的二维数值模拟

西安交通大学学报 1995年第10期29卷 35-41页

作者：凌长明陶文铨

对冰箱内非稳态自然对流换热进行了二维数值模拟，３个互不连通而有一定程度耦合的空腔（冷冻室、冷藏室及果菜盒）构成了所研究的自然对流空间．根据实测结果，给定了２个蒸发器的温度及冰箱外壁面温度随时间变化的规律。给出了在周期... 详细信息

对冰箱内非稳态自然对流换热进行了二维数值模拟，３个互不连通而有一定程度耦合的空腔（冷冻室、冷藏室及果菜盒）构成了所研究的自然对流空间．根据实测结果，给定了２个蒸发器的温度及冰箱外壁面温度随时间变化的规律。给出了在周期性非稳态工况下速度场与温度场的数值计算结果，考察了几个参考点上的温度随时间的变化，得出了２个蒸发器表面局部努谢尔特数和平均努谢尔特数随时间作周期性变化的规律。

关键词：冰箱非稳态自然对流数值模拟

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两种平直内翅管流动与换热实验研究

工程热物理学报 2011年第12期32卷 2106-2109页

作者：范宗良张虎陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049 兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

在恒热流边界条件下,以空气为介质,对中心被堵平直内翅片管的两种结构(?)翅片开孔和翅片不开孔,进行了流动与传热特性实验研究,获得了听测范围内的充分发展段的换热及阻力的实验关联式。采用相同质量流量、相同泵功及相同压降三个准则... 详细信息

在恒热流边界条件下,以空气为介质,对中心被堵平直内翅片管的两种结构(?)翅片开孔和翅片不开孔,进行了流动与传热特性实验研究,获得了听测范围内的充分发展段的换热及阻力的实验关联式。采用相同质量流量、相同泵功及相同压降三个准则对所测内翅片管的综合性能进行了评价,结果表明,在相同几何参数下,翅片开孔结构的内翅管与不开孔结构的内翅管相比,其综合换热性能得到明显提升。

关键词：内翅片管开孔翅片换热特性

LBM模拟PEMFC阴极流动传质电化学反应过程

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工程热物理学报 2010年第8期31卷 1383-1388页

作者：陈黎栾辉宝陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极中,电化学反应速率较低,且反应气体传递缓慢,阴极成为限制PEMFC性能提高的主要因素之一。在阴极中发生着各种物理、化学、电学、电化学过程。从孔隙尺度研究有助于深刻理解这些过程。本文利用格子-Bol... 详细信息

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极中,电化学反应速率较低,且反应气体传递缓慢,阴极成为限制PEMFC性能提高的主要因素之一。在阴极中发生着各种物理、化学、电学、电化学过程。从孔隙尺度研究有助于深刻理解这些过程。本文利用格子-Boltzmann方法（LBM）研究了PEMFC阴极中的流动、反应物和生成物的传质、质子传递和电化学反应过程。提出了综合模拟阴极中发生的过程的VCCP-LBM方案。讨论了利用VCCP-LBM模拟得到的结果。

关键词： PEMFC 阴极 LBM

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一种预测流动和传热问题的快速算法

西安交通大学学报 2007年第3期41卷 271-273页

作者：丁鹏陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

将湍流拟序结构分析中的最佳正交分解技术运用到流动和传热问题中,并在最佳正交分解技术的基础上提出了一种快速预测流动和传热问题的算法.通过对样本矩阵实施最佳正交分解得到一组特征函数.这些特征函数具有能量最优的特性,即以这些特... 详细信息

将湍流拟序结构分析中的最佳正交分解技术运用到流动和传热问题中,并在最佳正交分解技术的基础上提出了一种快速预测流动和传热问题的算法.通过对样本矩阵实施最佳正交分解得到一组特征函数.这些特征函数具有能量最优的特性,即以这些特征函数为基函数,可以用非常少的基函数将原物理问题准确地表示出来.特征系数用样条曲线插值的方式计算得到.以同心圆环内的自然对流为例验证此算法,参数Ro/Ri为2.6,Pr为0.71,5 000≤Ra≤1×105.利用该算法可以准确地预测温度场和速度场,与准确解之间的相对误差仅为0.7%,并且比SIMPLE算法快100倍.该算法有较广的使用范围,不受几何结构和流态的限制,只要有一组准确的样本便可使用.

关键词：最佳正交分解快速算法流动传热