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电导探针向量信号处理的泡状流参数分析

山东建筑大学学报 2024年第2期39卷 89-94,121页

作者：陈宪丙刘慎忍杨雨菲屈晓航王昆山东建筑大学热能工程学院山东济南250101 山东省嘉祥县建设工程管理服务中心山东济宁272400 东北农业大学经济管理学院黑龙江哈尔滨150036 山东理工大学能源与动力工程系山东淄博255000 国家能源博兴发电有限公司山东滨州256500

泡状流广泛存在于化工、石油、电力等工业场合,对其主要参数的测量不仅是工程设计的必须参考,也是进一步开发两相流理论模型的依据。文章提出并制作了小型四电极电导探针测量空气-水盖泡状流,可以获得局部含气率、界面面积浓度和气泡弦... 详细信息

泡状流广泛存在于化工、石油、电力等工业场合,对其主要参数的测量不仅是工程设计的必须参考,也是进一步开发两相流理论模型的依据。文章提出并制作了小型四电极电导探针测量空气-水盖泡状流,可以获得局部含气率、界面面积浓度和气泡弦长,且通过已知或合理假设的界面运动方向可获得界面的指向和速度,并通过实验对比四电极电导探针和可视化两种测量方法。结果表明:两种方法具有良好的一致性,四电极电导探针简单、高效,可以准确地测量泡状流中相界面指向等参数,还能有效地解决多维两相流参数测量问题。

关键词：工程热物理气液两相流电导探针向量信号处理可视化方法

通道内置三维柔性元件强化传热特性的数值模拟研究

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热能动力工程 2022年第8期37卷 100-108页

作者：苗春虎齐晓霓屈晓航朱合刚山东理工大学能源与动力工程系山东淄博255000

基于双向流固耦合方法,对流体通道内安插柔性元件的换热过程建立数值计算模型。分别计算了不同雷诺数下通道内安插刚性元件、传统柔性元件和新型三维柔性元件的速度场与温度场,调整新型柔性薄板的高度与通道高度之比进行多组计算,以验... 详细信息

基于双向流固耦合方法,对流体通道内安插柔性元件的换热过程建立数值计算模型。分别计算了不同雷诺数下通道内安插刚性元件、传统柔性元件和新型三维柔性元件的速度场与温度场,调整新型柔性薄板的高度与通道高度之比进行多组计算,以验证新型三维柔性元件对换热效果的积极作用,并得到其最佳换热尺寸。结果表明:在换热的充分发展区域,三维柔性元件在扰流与避免后方蓄热等方面的效果优于刚性元件和传统柔性元件;当新型柔性薄板的高度与通道高度之比在13%~15%左右时强化换热效果最好;当Re为1500时,换热的综合强化传热因子(PEC)可达1.25。

关键词：流固耦合柔性体振动强化换热数值计算

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波纹状喷嘴蒸汽引射器性能分析

中国电机工程学报 2014年第35期34卷 6255-6262页

作者：屈晓航田茂诚罗林聪冷学礼山东大学能源与动力工程学院山东省济南市250061

建立三维汽汽引射器数值模型,与普通喷嘴实验结果对比验证模型的准确性,对安装波纹状一次流喷嘴的引射器进行了分析。研究波纹的数目(Cn),波幅(h/D),波纹占喷嘴长度比率(l/L)和波纹扭曲角度(θ)对引射器的引射系数(ER)和临界背压(CBP)... 详细信息

建立三维汽汽引射器数值模型,与普通喷嘴实验结果对比验证模型的准确性,对安装波纹状一次流喷嘴的引射器进行了分析。研究波纹的数目(Cn),波幅(h/D),波纹占喷嘴长度比率(l/L)和波纹扭曲角度(θ)对引射器的引射系数(ER)和临界背压(CBP)的影响。对引射器混合室内的涡量(流向和展向)分布进行了分析,发现涡强度越大,持续时间越长则引射系数越高,同时由于二次流流量加大和湍流的增强使机械能损失加大,从而导致临界背压下降;但当产生的展向涡过早与壁面接触时,则会导致接触点以后涡快速衰减,并导致引射系数和临界背压都下降。在所研究的波纹参数范围内,相比无波纹喷嘴,引射系数最大可提高13.9%,临界背压对应下降5.1%。

关键词：引射器波纹状喷嘴引射系数涡量

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不凝气体对蒸汽射流冷凝的影响

化工学报 2015年第10期66卷 3841-3848页

作者：屈晓航田茂诚张冠敏冷学礼山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

对含不凝气体蒸汽射流在冷水中直接接触冷凝现象进行了实验研究,通过测量流场中的温度分布确定汽羽长度,进而推导其传热系数。实验使用直径为1.6 mm的圆形喷嘴,出口混合气体质量流量密度在100~330kg·m^-2·s^-1之间,不凝气体的含量在0~... 详细信息

对含不凝气体蒸汽射流在冷水中直接接触冷凝现象进行了实验研究,通过测量流场中的温度分布确定汽羽长度,进而推导其传热系数。实验使用直径为1.6 mm的圆形喷嘴,出口混合气体质量流量密度在100~330kg·m^-2·s^-1之间,不凝气体的含量在0~15%之间,冷水温度在300~340 K之间。实验结果表明：不凝气体的加入,使喷嘴出口附近的温度下降减慢;汽羽长度随不凝气体含量的增加而变长,其受喷嘴出口质流密度和过冷度的影响规律与纯蒸汽射流一致;冷凝传热系数在0.7~2 MW·m^-2·K^-1之间,随过冷度的增大和不凝气体含量的增加而减小,受气体流量的影响较小。对实验数据进行拟合,获得了汽羽长度的关联式,并由此得到了冷凝传热系数关联式。

关键词：直接接触冷凝不凝气体汽羽长度传热系数

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不凝气体对蒸汽射流冷凝影响的数值研究

化工学报 2020年第S2期71卷 135-141页

作者：李海波田茂诚屈晓航山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

通过二维轴对称数值模型研究了空气等不凝性气体对蒸汽射流与过冷水直接接触冷凝行为和传热特性的影响。采用CFX中的欧拉-欧拉双流体模型,结合热相变模型计算蒸汽的冷凝量、组分传递模型计算混合气体中组分的变化量;喷嘴出口的气体质量... 详细信息

通过二维轴对称数值模型研究了空气等不凝性气体对蒸汽射流与过冷水直接接触冷凝行为和传热特性的影响。采用CFX中的欧拉-欧拉双流体模型,结合热相变模型计算蒸汽的冷凝量、组分传递模型计算混合气体中组分的变化量;喷嘴出口的气体质量流量为300 kg/(m2·s),不凝气体含量在15%以内。结果表明,不凝气体阻碍了蒸汽与过冷水直接接触,形成热阻,恶化了冷凝传热,且热阻随不凝气体含量增加而增加;冷凝速率随不凝气体含量增加而减小;射流区长度随不凝气体含量增加而增加;不凝气体的存在,使水蒸气不能被完全冷凝,而剩余水蒸气的含量与初始不凝气体含量无关。

关键词：直接接触冷凝不凝气体两相流计算流体力学

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无霜空气源热泵技术研究进展

化工学报 2020年第12期71卷 5400-5419页

作者：张毅张冠敏冷学礼屈晓航田茂诚山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 山东理工大学能源与动力工程系山东淄博255000

在传统空气源热泵(ASHP)机组上耦合空气除湿设备,实现其无霜连续高效稳定运行,有利于ASHP在低温高湿度地区清洁供暖中的推广应用。在对三类结霜过程进行分析的基础上,总结了各种无霜ASHP技术原理,并将其分为三大类:固体除湿型无霜技术... 详细信息

在传统空气源热泵(ASHP)机组上耦合空气除湿设备,实现其无霜连续高效稳定运行,有利于ASHP在低温高湿度地区清洁供暖中的推广应用。在对三类结霜过程进行分析的基础上,总结了各种无霜ASHP技术原理,并将其分为三大类:固体除湿型无霜技术、液体除湿型无霜技术和其他无霜技术。重点概括了固体和液体除湿型无霜ASHP技术的研究现状。指出了各种无霜技术存在的问题及局限性并给出了推荐研究和不同环境条件下的发展优先级,提出今后应主导做好影响无霜热泵系统投资成本和运行性能相关的各方面研究,进而开发性能良好且地域限制较小的多功能无霜ASHP技术。

关键词：热泵无霜除湿再生热源塔传热传质

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含不凝气体蒸汽泡直接接触冷凝

化工学报 2014年第12期65卷 4749-4754页

作者：屈晓航田茂诚张冠敏罗林聪山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 重庆计量质量检测研究院国家城市能源计量中心重庆401123

通过可视化实验研究了含空气蒸汽泡的冷凝行为和传热特性,气泡中蒸汽质量含量在0.5～0.8之间。在两种不同的过冷水温度下,混合气体气泡分别由直径1.5 mm和3 mm的喷嘴以不同的速度喷入静止的过冷水空间中。通过高速摄像机记录气泡冷凝过... 详细信息

通过可视化实验研究了含空气蒸汽泡的冷凝行为和传热特性,气泡中蒸汽质量含量在0.5～0.8之间。在两种不同的过冷水温度下,混合气体气泡分别由直径1.5 mm和3 mm的喷嘴以不同的速度喷入静止的过冷水空间中。通过高速摄像机记录气泡冷凝过程,通过气泡体积变化状况计算气泡热力学参数,进而计算气泡的冷凝传热系数。结果表明,气泡在冷凝过程中不断变形,且在冷凝开始时,气泡出现中空现象;冷水温度越低,冷凝传热系数越低;气泡体积越大,冷凝传热系数越低;喷嘴直径对冷凝传热影响不明显;不凝气体的加入恶化了冷凝传热。对实验中65个气泡传热系数的数值进行了拟合,获得了传热系数关联式。

关键词：气泡冷凝不凝气体传热系数可视化实验

振荡流通过内插螺旋翅片管传热特性的数值模拟

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化工进展 2014年第7期33卷 1691-1696页

作者：屈晓航田茂诚冷学礼山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

振荡折流换热器广泛应用在包含传热传质过程的化工过程中,本文对管内插入螺旋翅片的振荡折流换热器进行了三维非稳态数值模拟,模拟在斯特劳哈尔数St=2,4,8和振荡雷诺数Reo=20,40,80范围内进行。通过作出瞬时三维流线,以观察流动状态随... 详细信息

振荡折流换热器广泛应用在包含传热传质过程的化工过程中,本文对管内插入螺旋翅片的振荡折流换热器进行了三维非稳态数值模拟,模拟在斯特劳哈尔数St=2,4,8和振荡雷诺数Reo=20,40,80范围内进行。通过作出瞬时三维流线,以观察流动状态随时间变化规律,发现其中有纵向涡和横向涡的周期性形成和脱落;得到了圆管周向局部传热系数随时间变化规律,以及不同振荡参数(St和Reo)下周向平均传热系数随时间的变化规律。结果表明:局部传热系数沿周向不均匀分布,并在翅片斜对面达最大;周向平均传热系数随时间周期性变化,时间平均传热系数随振幅增大而增大,但受频率影响却不明显;在本文讨论的参数范围内,平均传热系数最大可达圆管层流的4倍。

关键词：振荡折流换热器螺旋翅片强化传热计算流体力学

多排平直翅片管换热器表面气液降膜流动特性的三维数值模拟

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化工学报 2021年第S1期72卷 278-294页

作者：张毅张冠敏刘磊梁凯屈晓航田茂诚山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 山东理工大学能源与动力工程系山东淄博255000

基于VOF模型建立了考虑重力、表面张力及界面摩擦力源项的多排平直翅片管换热器表面气液两相降膜流动三维瞬态CFD模型。不同气流速度下液膜厚度模拟结果与文献中试验值吻合较好,最大偏差小于5%,表明所建立CFD模型是可靠的。通过研究壁... 详细信息

基于VOF模型建立了考虑重力、表面张力及界面摩擦力源项的多排平直翅片管换热器表面气液两相降膜流动三维瞬态CFD模型。不同气流速度下液膜厚度模拟结果与文献中试验值吻合较好,最大偏差小于5%,表明所建立CFD模型是可靠的。通过研究壁面接触角为30°时不同气液Reynolds数下液膜流动特性,结果表明:翅片管表面满膜流的临界Reynolds数Rel为239,临界喷淋密度为0.06 kg/(m·s);在239≤Rel≤995内,其平均液膜厚度较Nusselt理论解高16.8%~35.1%;气液逆流和顺流时气相Reynolds数Reg应分别小于2190.7和3286.0,其主要原因在于过高的Reg会导致气液界面摩擦力快速增大,从而引发液膜破裂和液滴脱落等现象恶化设备性能。总之,气液顺流更有利于在较高气相Reynolds数下实现翅片管表面的较薄满膜流动。

关键词：降膜流动气液两相流 VOF模型界面力翅片管换热器数值模拟