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直接供气预旋转静系流动和换热数值模拟

航空动力学报 2012年第10期27卷 2188-2193页

作者：罗翔冯野徐国强赵熙赵南北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

采用CFD商业软件FLUENT分别从维度模型和湍流模型两个角度对接近真实的高压涡轮旋转盘腔进行数值模拟,研究了一种直接供气预旋转静系旋转盘腔模型内的流动和换热特性.通过计算研究发现:低位腔内的流动仅由中心入流控制,二维计算不能反... 详细信息

采用CFD商业软件FLUENT分别从维度模型和湍流模型两个角度对接近真实的高压涡轮旋转盘腔进行数值模拟,研究了一种直接供气预旋转静系旋转盘腔模型内的流动和换热特性.通过计算研究发现:低位腔内的流动仅由中心入流控制,二维计算不能反映高位腔内中心入流与预旋入流的掺混;二维和三维计算所得的腔内压力分布相似,实验值介于两者之间;主盘面的换热主要受中心入流控制,二维和三维计算差别不大,Realizable k-ε湍流模型在定性和定量上均能更好地反映换热实验结果.

关键词：旋转盘腔涡轮盘直接供气预旋系统流动和换热数值模拟

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循环单井与含水层的原水交换

太阳能学报 2010年第6期31卷 743-748页

作者：倪龙姜益强姚杨马最良 Institute of Heat Pump and Air Conditioning Technology Harbin Institute of Technology Harbin 150090 China

建立了循环单井地下水流动和换热的数学模型,并通过现场试验的数值模拟验证了模型的正确性。采用原水交换比和原水交换负荷比定量描述了循环单井的原水交换现象。对于典型算例,循环单井的原水交换比为29.6%,原水交换负荷比为23.4%,且基... 详细信息

建立了循环单井地下水流动和换热的数学模型,并通过现场试验的数值模拟验证了模型的正确性。采用原水交换比和原水交换负荷比定量描述了循环单井的原水交换现象。对于典型算例,循环单井的原水交换比为29.6%,原水交换负荷比为23.4%,且基本不随时间变化。原水交换的存在,使得循环单井的热交换效率大大高于土壤源热泵闭式地下换热器,承担负荷的能力也显著提高。

关键词：循环单井含水层水交换负荷比土壤源热泵随时间变化热交换效率流动和换热地下换热器现场试验数学模型模拟验证定量描述正确性地下水现象数值能力典型

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锯齿型通道流动与换热的自维持振荡实验研究

工程热物理学报 2010年第2期31卷 311-313页

作者：卢玫孙大康李凌余敏上海理工大学动力工程学院上海200093

本文对锯齿型通道内流动与换热的自维持振荡特性进行了实验研究。从可视化实验中观察到,Re300,流动出现了明显的回流现象,且随着Re数增大,回流形成的涡增大,流动产生的涡的位置随时间呈有规律的周期性变化;在恒热流边界条件下,通道上、... 详细信息

本文对锯齿型通道内流动与换热的自维持振荡特性进行了实验研究。从可视化实验中观察到,Re300,流动出现了明显的回流现象,且随着Re数增大,回流形成的涡增大,流动产生的涡的位置随时间呈有规律的周期性变化;在恒热流边界条件下,通道上、下壁面温度沿流动方向的变化与数值模拟所得到的Nu数、壁温的变化规律一致。

关键词：锯齿型通道流动和换热自维持振荡可视化实验

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交叉三角形波纹板流道的流动与换热特性研究

工程热物理学报 2010年第6期31卷 1016-1018页

作者：赵伟杰陈作义张立志裴丽霞华南理工大学化学与化工学院教育部传热与节能重点实验室

本文实验研究了不同的热流密度和波纹高度对交叉三角形波纹板流道的流动与换热的影响。利用低Re数k—ε湍流模型进行了数值模拟，二者吻合情况较好。并且得到了三维复杂计算区的速度场。研究表明：交叉三角形波纹板流道具有良好的换热... 详细信息

本文实验研究了不同的热流密度和波纹高度对交叉三角形波纹板流道的流动与换热的影响。利用低Re数k—ε湍流模型进行了数值模拟，二者吻合情况较好。并且得到了三维复杂计算区的速度场。研究表明：交叉三角形波纹板流道具有良好的换热效果。热流密度和波纹高度越大，换热效果越好。底部区域产生强烈的顺时针旋涡，并且具有明显的周期性。

关键词：交叉三角形波纹板实验研究数值模拟流动和换热

无导叶对转涡轮高低压转子盘腔封严引气与流动换热研究

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无导叶对转涡轮高低压转子盘腔封严引气与流动换热研究

作者：赵鸿琛中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)

学位级别：硕士

获得对转航空发动机二次空气系统中的流动参数,对对转航空发动机二次空气系统结构设计优化和发动机轴向力计算具有重要意义。对转航空发动机二次空气系统中的涡轮对转盘腔内具有复杂的流动和换热现象,明确涡轮对转盘腔中的流动与换热特... 详细信息

获得对转航空发动机二次空气系统中的流动参数,对对转航空发动机二次空气系统结构设计优化和发动机轴向力计算具有重要意义。对转航空发动机二次空气系统中的涡轮对转盘腔内具有复杂的流动和换热现象,明确涡轮对转盘腔中的流动与换热特性可以为涡轮对转盘腔设计优化提供参考依据。已有的研究已经对常规发动机二次空气系统和涡轮转静盘腔中的流动换热规律做了大量的探讨,但对对转航空发动机二次空气系统的计算还欠缺对转元件双轮盘壁面旋转对气流输入功的考虑,对涡轮对转盘腔中流动和换热的讨论还不够细致。鉴于此,本文对无导叶对转航空发动机二次空气系统进行分析计算,对二次空气系统涡轮对转盘腔中的流动与换热特性进行详细的探讨。本文主要研究内容如下:1、利用流体网络法将无导叶对转航空发动机二次空气系统一维网络化,考虑对转元件双壁面旋转对通过元件处气流的输入功,通过求解二次空气系统非线性方程组,获得二次空气系统中气流的流动参数,与二维、三维数值计算结果对比验证一维计算结果的准确性。2、对涡轮对转盘腔计算域进行三维定常数值模拟,分析了主流压力对对转盘腔轮缘处流动的影响,发现若对转盘腔封严流量不足,高压动叶尾缘和低压动叶前缘高压区域发生主流入侵涡轮对转盘腔的流动。3、对转速比小于-1,封严流量充足的涡轮对转盘腔内的流动和换热进行分析,发现源区内高压轮盘表面的流动与换热由冷气进气惯性主导,源区外高压轮盘表面和低压轮盘表面的流动、换热由轮盘旋转主导;而涡轮对转盘腔轮缘位置处的流动与换热受主流周向压力非均匀性影响严重,主流周向压力分布直接影响到轮缘位置处的流动状态和轮缘壁面Nur径向分布。4、对转速比减小的对转盘腔内的流动与换热进行分析,发现当保持高压轮盘转速不变,随着低压盘转速的减小,低压轮盘壁面的Nur逐渐减小,低压轮缘壁面Nur逐渐增大;高压轮盘表面的流动与换热受低压盘转速改变的影响较小,高压轮缘表面流动受对转盘腔内流动的影响逐渐增强。

关键词：对转航空发动机二次空气系统对转元件对转涡轮盘腔流动和换热

多孔介质中非牛顿流体流动阻力与传热特性研究

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多孔介质中非牛顿流体流动阻力与传热特性研究

作者：王钰翔山东建筑大学

学位级别：硕士

多孔介质区域内流体的流通性研究是当前的热点领域。现在大多数的研究都是关于牛顿流体在多孔区域内的流动和传热问题,然而有很多流体的特性并不满足牛顿粘性定律,比如高分子溶液、悬浮液等,这些流体都属于非牛顿流体。研究非牛顿流体... 详细信息

多孔介质区域内流体的流通性研究是当前的热点领域。现在大多数的研究都是关于牛顿流体在多孔区域内的流动和传热问题,然而有很多流体的特性并不满足牛顿粘性定律,比如高分子溶液、悬浮液等,这些流体都属于非牛顿流体。研究非牛顿流体在多孔介质区域内的流动和传热特性对我们生活及生产水平的提高有一定的推动作用,并且在加强石油的采集、提高涂料在建筑中的利用率等方面都有很大的帮助。本文主要对非牛顿幂律流体流经多孔介质时的流动阻力与传热问题进行了一系列的研究。运用理论探析、数值计算和实验探究相融合的方法,先对非牛顿流体和多孔介质进行简单介绍,定性的分析流体在多孔介质区域中的流动状态,以连续性方程、动量方程以及能量方程为切入点,并在理论分析的基础上结合实验数据对流体的流动问题进行了数值模拟,然后对非牛顿幂律流体在多孔介质区域内的流动状态和对流换热情况进行分析。最后将模拟所得的数据同实验进行比较,结合经典公式以验证模型的准确性。本文主要使用了CFD软件对非牛顿幂律流体的流动问题进行了模拟,采用的是有限体积法。先利用结构化网格对所要模拟的区域进行网格划分,然后通过CFD前处理系统对多孔介质区域的边界条件进行设定,对模型进行简化,并与实验数据保持一致。研究了幂律流体的流变参数对流动和传热特性的影响,探求不同聚合物浓度、不同幂律指数下流体的流变特性,分析绕流雷诺数、幂律指数n等对聚合物溶液速度场、压力场及温度场的影响,最终得到速度分布、压力分布和摩擦阻力系数的变化情况等;同时研究了多孔介质结构(如颗粒粒径、孔隙率等)对摩擦阻力系数的影响,通过引入Darcy流和Forc hheimer流,分析其对流动和传热特性的影响。模拟结果表明随着幂律指数的增加,摩擦阻力系数和压降随之减小。经分析发现,这一规律与幂律流体内部高分子网状结构有关,高浓度的流体有较强的假塑性,而假塑性越强的溶液对高分子结构的剪切破坏力越强。而对于孔隙度不同的多孔介质骨架,流体的摩擦阻力系数也各不相同,对于孔隙度较大的骨架,聚合物溶液通过的孔隙通道较大,因此压降较小。最后将本文所得的模拟结果与实验值及理论值进行比对,论证了本文数值模型的准确性。对于假塑性较强的流体,本文的数值模拟结果与实验值之间出现一定偏差,但这种偏差基本还在允许的误差范围内。本文初步认为这种偏差是由于文献中的经验公式和本文的数值模拟没有考虑非牛顿流体的弹性问题所致。综上所述,本文的数值模拟结果还是能较好的反映出多孔介质区域内非牛顿幂律流体的流动和换热问题。

关键词：非牛顿幂律流体 CFD模拟多孔介质流动和换热

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肋片间距对环形通道流动和换热的影响

工程热物理学报 2008年第10期29卷 1768-1770页

作者：周骞卢玫余敏杨茉李凌上海理工大学动力学院上海200093

本文用稳态层流模型对几种具有不同肋片间距的环型通道内的流动和换热进行了数值模拟.计算结果表明:长直肋片截断后,流动和换热沿长度方向具有周期性的入口段效应,从而增强了换热.与长直肋片通道相比,β_L=13/7时,换热增强了27%,而阻力... 详细信息

本文用稳态层流模型对几种具有不同肋片间距的环型通道内的流动和换热进行了数值模拟.计算结果表明:长直肋片截断后,流动和换热沿长度方向具有周期性的入口段效应,从而增强了换热.与长直肋片通道相比,β_L=13/7时,换热增强了27%,而阻力仅增加6.8%。对于带肋环形通道,Re数增大,换热增强.

关键词：流动和换热环形通道肋片间距比数值模拟

规则排列多孔介质通道内流体流动和换热的数值研究

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规则排列多孔介质通道内流体流动和换热的数值研究

作者：常焕静大连理工大学

学位级别：硕士

随着多孔介质在日常生活和工业中的广泛应用,人们对多孔介质的关注越来越多,在提高其换热能力的同时,压降也会大大增加,所以流动和换热两方面的特性研究已经成为很多行业的需要,在这样的大背景下,本文使用Fluent软件对影响水和幂律流体... 详细信息

随着多孔介质在日常生活和工业中的广泛应用,人们对多孔介质的关注越来越多,在提高其换热能力的同时,压降也会大大增加,所以流动和换热两方面的特性研究已经成为很多行业的需要,在这样的大背景下,本文使用Fluent软件对影响水和幂律流体在多孔介质中的流动和换热的影响因素进行了深入研究。对流动的特性分析得出,流体间的混掺方式随速度大小的变化而变化,速度较小时,流体的漩涡区是完全对称的两个漩涡,流体间没有混掺,速度增大时,流体间发生混掺,速度继续增大时,混掺的流线和流束大小都会发生变化,流体的混掺程度也随着速度的增加而增加。幂律指数n值对幂律流体的剪切应力以及质量加权平均速度都有影响,n值减小,剪切应力增大,平均速度减小。多孔介质的排列方式越紧凑（孔隙率越小）颗粒直径越小,n值越小,流体在多孔介质中的压降就越大。多孔介质中的流动特性对n值较大的流体比较敏感,n值减小时,影响变小,当n≤0.5142时,n值的改变对流动特性的影响非常小,特别是在速度较大的时候,现象更为明显。多孔介质的排列方式改变时会影响fm与Rem关联式中系数A和B值的精确度,但颗粒直径的改变则不会影响。在幂律流体的n值较小,速度较大的湍流流动中,会发生降阻现象,在孔隙率不同时,发生降阻现象临界的速度值也会不同。对换热的特性分析得出,第一排铜球和周围流体间的热流密度在来流方向上大致呈减小的趋势,第二排和第三排铜球和周围流体间的热流密度则大致呈上升趋势;铜球与周围流体间的温差与热流密度的变化规律有相似之处。对流换热系数hsf在来流方向上基本保持不变,速度增加、直径减小、n值增大都会导致hsf增大。多孔介质的排列方式越紧凑,n值越大,颗粒直径越小,d/D值越大,固体导热系数越大,多孔介质的换热能力就越强,换热系数hw对n值较大的流体比较敏感,n值越小,彼此间的差距越小,当n≤0.5142时,n值的变化对hw并没有太大的影响,当速度增大、孔隙率减小、直径减小时现象更加明显,这与对流动的影响有相似之处。此外,本文还给出了适用于水和幂律流体的Nuw和ReD的关联式,总结出了关联式的适用范围。多孔介质模型一的综合换热能力最大,模型四的综合换热能力最低,当直径从13.55mm减小到7.1mm时以及n值减小时,综合换热能力都会减小。

关键词：多孔介质幂律流体数值模拟流动和换热排列方式

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凹槽通道中流动和换热的数值模拟

工程热物理学报 2009年第1期30卷 138-140页

作者：杨茉高旭亮赵婷李凌卢玫上海理工大学动力工程学院上海200093

对凹槽通道中的流动和换热问题进行了数值模拟。Nu的数值结果与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致,但某些工况与实验结果差别大约达到了20%～30%。数值计算获得的温度场也与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致。流场的数值... 详细信息

对凹槽通道中的流动和换热问题进行了数值模拟。Nu的数值结果与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致,但某些工况与实验结果差别大约达到了20%～30%。数值计算获得的温度场也与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致。流场的数值结果表明,入口第一个突出块上出现了回流,这可以解释为什么第一个突出块的平均Nu较小。当Re=2632时,在最后一个突出块后出现了涡列,所得到的数值结果是振荡的,表明流动与换热在这个参数下出现了自维持振荡,是非稳态的。

关键词：凹槽通道流动和换热数值模拟