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典型金属低温固体界面接触热阻数值模拟及关联式

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低温工程 2022年第5期 19-28页

作者：王干缘沈逸黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

分别采用蒙特卡罗法、积分数值计算法和有限元法,对10—30 K温区内黄铜、304不锈钢以及紫铜3种材料的接触热阻值进行计算。结果表明,蒙特卡罗法和积分数值计算方法获得的计算结果都严重偏小,且相互偏差大,它们仅适合简单预估;有限元仿... 详细信息

分别采用蒙特卡罗法、积分数值计算法和有限元法,对10—30 K温区内黄铜、304不锈钢以及紫铜3种材料的接触热阻值进行计算。结果表明,蒙特卡罗法和积分数值计算方法获得的计算结果都严重偏小,且相互偏差大,它们仅适合简单预估;有限元仿真可以方便地计入低温下实际压力影响,从而对边界条件进行修正,其计算结果和实验测量结果较为接近。结合仿真和实验结果,给出了10—30 K温区内适用于黄铜和304不锈钢材料的接触热阻经验关联式。

关键词：金属接触热阻低温数值计算有限元仿真关联式

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内螺纹管管内流动特性及阻力关联式研究

内螺纹管管内流动特性及阻力关联式研究

作者：马静云中原工学院

学位级别：硕士

在碳中和碳达峰目标提出的背景之下,越来越多的国家和地区开始关注环保和可持续发展问题,节能成为各个行业发展的重要方向之一。在传热领域,内螺纹管因其应用广泛、传热效果好等优点,已成为一种重要的传热器件。研究内螺纹管的流动和阻... 详细信息

在碳中和碳达峰目标提出的背景之下,越来越多的国家和地区开始关注环保和可持续发展问题,节能成为各个行业发展的重要方向之一。在传热领域,内螺纹管因其应用广泛、传热效果好等优点,已成为一种重要的传热器件。研究内螺纹管的流动和阻力特性,有助于优化内螺纹管的设计和其综合性能的提升,进而推动节能减排工作的开展。本文采用理论分析和数值模拟的方法,对湍流中高雷诺数下内螺纹管内流动与阻力特性进行研究,并根据模拟数据发展了阻力系数的计算关联式,主要结论如下:(1)随雷诺数增加,单位管长压降呈一定的指数增长趋势,且在较高螺旋角下,雷诺数对压降的影响更大。雷诺数在20000-60000变化范围内,压降倍数变化范围在7.22-7.79之间;肋条数增加对单位管长压降几乎不造成影响,在高雷诺数下随着肋条数增长压降略有增长;随肋高变化,单位管长压降呈线性增长趋势,且雷诺数越大,线性增长程度越高;较低螺旋角下,螺旋角增加对单位管长压降几乎不造成影响。而在较高螺旋角下,单位管长压降呈增长趋势,且增长量随雷诺数升高而增大。(2)随着雷诺数增加,阻力系数呈下降趋势,且下降速率随雷诺数增加而降低;随螺纹肋条数增加,阻力系数进一步增加,当肋条数在16-20之间增长速率最大,肋条数达到20以上时阻力系数增长速率逐渐趋于平缓;阻力系数随肋高增加呈线性增长趋势,且相同条件下,改变螺旋角对于随肋高变化的阻力系数影响不大;随着螺旋角增加阻力系数呈显著增加趋势,且较高螺旋角下,阻力系数增长率更大。(3)基于Webb模型和Ravigururajan模型,建立了三种针对内螺纹管湍流流动的阻力关联式,准确预测了不同流动和结构参数下的阻力系数。首先基于Webb模型架构提出了两种阻力关联式,随后结合两种理论模型,提出了新的阻力关联模型,三种模型平均预测相对误差约降低至11.23%、4.66%和4.42%。将该模型耦合Nusselt数关联式,实现了管内传热性质的准确预测。相比Webb模型和Ravigururajan模型在8%左右的预测误差,基于提出的阻力关联式对Nusselt数预测误差分别为2.78%、1.16%和1.08%,提高了对传热性能的预测精度。

关键词：内螺纹管流动特性阻力系数关联式

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限流细长孔板阻力特性实验研究与关联式评价

西安交通大学学报 2018年第7期52卷 87-93页

作者：胡娟娟李会雄盛天佑倪士尧王耀东谢恩飞西安交通大学多相流国家重点实验室西安710049 中国核电工程有限公司北京100000 深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518000

为研究限流细长孔板阻力随孔板几何尺寸的变化规律,在高温高压条件下,以去离子水为工质,对其进行了实验研究。结果表明,质量流量一定时,孔板直径是影响阻力的决定性因素,其次是孔板长度,而与孔板相连的管道直径对阻力基本无影响。以实... 详细信息

为研究限流细长孔板阻力随孔板几何尺寸的变化规律,在高温高压条件下,以去离子水为工质,对其进行了实验研究。结果表明,质量流量一定时,孔板直径是影响阻力的决定性因素,其次是孔板长度,而与孔板相连的管道直径对阻力基本无影响。以实验数据为基础,对现有孔板阻力计算关联式进行了整理、评价,结果表明现有关联式对本文细长孔板阻力的预测精度不高,适用范围普遍较窄,且部分关联式并未考虑孔板长度对阻力的影响。基于本文实验数据,通过拟合建立了细长孔板阻力的新计算关联式,包括了孔板长度、孔板直径及雷诺数对细长孔板阻力的影响。新建立的阻力关联式具有较高的预测精度,对于长径比为5~70、入口雷诺数为1.5×105~3.0×106的限流细长孔板的阻力特性,预测精度为±15%。本研究为限流细长孔板的设计与应用提供了可靠依据。

关键词：限流细长孔板阻力特性长径比关联式

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粉体搅拌扭矩的试验及关联式

化工进展 2021年第1期40卷 82-88页

作者：谢明辉周国忠杨超中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 浙江长城搅拌设备股份有限公司浙江温州325019

在直径为480mm的平底搅拌槽内,采用平均直径为4.89μm的氢氧化铝粉体进行搅拌扭矩的试验。通过扭矩传感器测量3种不同型式(开启涡轮XCK、二叶直桨PJ和管形桨GXJ)的6个搅拌器(XCK348、XCK290、PJ348、PJ232、GXJ348和GXJ232)的扭矩。试... 详细信息

在直径为480mm的平底搅拌槽内,采用平均直径为4.89μm的氢氧化铝粉体进行搅拌扭矩的试验。通过扭矩传感器测量3种不同型式(开启涡轮XCK、二叶直桨PJ和管形桨GXJ)的6个搅拌器(XCK348、XCK290、PJ348、PJ232、GXJ348和GXJ232)的扭矩。试验结果表明:针对不同的搅拌器型式,搅拌器的扭矩增加幅度从高到低的排序是XCK348>GXJ348>PJ348>XCK290。随着粉体高度的增加,GXJ348搅动效果相对较好。相同工况下搅拌的扭矩随着转速增加而有所下降。搅拌的扭矩大小主要是和搅拌器离粉体表面的高度和搅拌的Froude数有关。对于搅拌器组合,当间距较大时各层搅拌器互相不影响;当层间距与搅拌器直径之比小于0.32时,各层搅拌器存在相互作用。通过扭矩的量纲分析和搅拌粉体的受力分析,分别获得了3种搅拌器型式的扭矩关联式。

关键词：粉体搅拌器扭矩关联式

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小通道内制冷剂两相流动摩擦压降关联式分析

上海交通大学学报 2021年第9期55卷 1095-1107页

作者：刘勖诚谷波曾炜杰杜仲星田镇上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海海事大学商船学院上海201306

针对小通道内两相流动摩擦压降的关联式进行了全面分析,描述关联式之间的继承发展关系,并指出不同关联式之间的创新之处.为了评估各种关联式在小通道中的通用性和精度,建立了一个大型摩擦压降数据库,此数据库在蒸发和冷凝/绝热工况下分... 详细信息

针对小通道内两相流动摩擦压降的关联式进行了全面分析,描述关联式之间的继承发展关系,并指出不同关联式之间的创新之处.为了评估各种关联式在小通道中的通用性和精度,建立了一个大型摩擦压降数据库,此数据库在蒸发和冷凝/绝热工况下分别有1302和1576个数据点.对26种关联式分工况进行评估分析,并发现Sempértegui-Tapia和Kim关联式分别在蒸发工况、冷凝/绝热工况下具有最佳的预测能力,最后提出了关于关联式改进的建议.

关键词：两相流摩擦压降关联式评估

超临界压力CO_2在垂直管内对流换热准则关联式

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核动力工程 2010年第5期31卷 72-75页

作者：李志辉姜培学国家核电技术研发中心北京100190 清华大学热科学与动力工程系教育部重点实验室北京100084

对垂直圆管（d=2 mm）内的超临界压力CO2,在压力为7.8~9.5 MPa、进口温度为25~40℃、进口雷诺数Re为3×103～2×104,向上流动和向下流动时的对流换热实验研究结果进行了分析。在无浮升力影响和浮升力影响较大两种情况下,将实验结果与已... 详细信息

对垂直圆管（d=2 mm）内的超临界压力CO2,在压力为7.8~9.5 MPa、进口温度为25~40℃、进口雷诺数Re为3×103～2×104,向上流动和向下流动时的对流换热实验研究结果进行了分析。在无浮升力影响和浮升力影响较大两种情况下,将实验结果与已有的准则关联式进行了比较,发现两者偏差较大。因此,在基于实验结果的基础上,提出了新的预测超临界流体换热的准则关联式。

关键词：超临界压力对流换热浮升力关联式

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水过冷流动沸腾传热关联式研究

工程热物理学报 2017年第6期38卷 1243-1249页

作者：方贤德田露周展如罗祎南京航空航天大学航空宇航学院人机与环境工程系南京210016 南昌航空大学飞行器工程学院航空维修工程系南昌330063

水过冷流动沸腾传热计算在核能、热动力、以及电子设备冷却等领域有着广泛应用。现有过冷流动沸腾传热关联式对水的误差较大,不能适应工程应用的需要。本文系统总结了过冷流动沸腾传热关联式,收集了1412组水的过冷流动沸腾传热实验数据... 详细信息

水过冷流动沸腾传热计算在核能、热动力、以及电子设备冷却等领域有着广泛应用。现有过冷流动沸腾传热关联式对水的误差较大,不能适应工程应用的需要。本文系统总结了过冷流动沸腾传热关联式,收集了1412组水的过冷流动沸腾传热实验数据,用此对16个现有过冷流动沸腾传热关联式进行了评价分析。对流动沸腾传热建模方法进行了大量研究,在提高模型精度方面获得突破。提出了水过冷流动沸腾传热的新关联式,其误差MAD只有11.3%,50.8%的数据点的误差在士10%以内。而最好的现有公式的MAD为38.3%,只有19.7%的数据点的误差在±10%以内。

关键词：水流动沸腾传热关联式过冷

倾斜上升光管上母线处超临界压力水传热关联式的建立

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西安交通大学学报 2016年第1期50卷 72-77,123页

作者：郭宇朦李会雄张庆雷贤良西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为发展精度高、对不同倾角条件通用性强的倾斜上升光管内上母线处超临界压力水传热关联式,收集、整理了公开文献中非传热恶化工况条件下相关实验数据和传热关联式,并对现有关联式预测性能进行了分析和定量评价,发现现有关联式对倾斜上... 详细信息

为发展精度高、对不同倾角条件通用性强的倾斜上升光管内上母线处超临界压力水传热关联式,收集、整理了公开文献中非传热恶化工况条件下相关实验数据和传热关联式,并对现有关联式预测性能进行了分析和定量评价,发现现有关联式对倾斜上升光管内上母线处超临界压力水的换热系数的预测误差较大,且通用性差。考虑到物性变化以及光管与水平方向夹角对倾斜光管内超临界压力水传热的影响,建立了新的传热关联式。结果表明,新传热关联式预测误差较小,平均相对误差、平均相对绝对误差、标准偏差分别为0.88%、12.80%、16.68%,落在±30%误差带内的数据百分比为90.06%,其对不同倾斜角度的光管的通用性强,能够用来预测倾斜上升光管内上母线处超临界压力水在非传热恶化工况条件下的换热系数,对超(超)临界锅炉设计和安全运行具有重要的工程实际意义。

关键词：倾斜光管超临界压力水传热关联式

以R22为冷却介质的机载闭式喷雾冷却传热性能关联式研究

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工程热物理学报 2017年第12期38卷 2697-2705页

作者：王瑜蒋彦龙南京工业大学城市建设学院南京210009 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

以机载应用为研究背景,搭建了使用R22的闭式喷雾冷却实验系统,考察了加热表面在介质沸腾状态和临界失效状态的传热性能,为机载高热流密度武器热管理系统的设计提供参考。定义了表征液滴撞击、液膜流动、蒸发换热和沸腾换热的无量纲数,... 详细信息

以机载应用为研究背景,搭建了使用R22的闭式喷雾冷却实验系统,考察了加热表面在介质沸腾状态和临界失效状态的传热性能,为机载高热流密度武器热管理系统的设计提供参考。定义了表征液滴撞击、液膜流动、蒸发换热和沸腾换热的无量纲数,分别为雷诺数Re、韦伯数We、雅可比数Ja和无量纲温度ε,并给出了适用于沸腾换热和临界后失效状态的传热性能关联式,关联式结构简单,实验值与拟合值的相对误差均在±15%以内,满足航空工程设计计算要求。拟合过程中分析了各无量纲数对关联式精度的影响,得出在沸腾换热阶段,韦伯数We的影响不可忽略;雅可比数Ja较之无量纲温度ε更适合用来反映沸腾换热阶段流体和表面的温度变化;在过临界失效阶段主要影响传热性能的是韦伯数We。

关键词：喷雾冷却传热性能关联式沸腾区失效区