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蛇形管内燃油变物性流动换热特性数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 337-345页

作者：李玉王相钦闵敬春清华大学航天航空学院北京100084

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合... 详细信息

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合考虑换热器的紧凑度及燃油流过换热器时可能发生结焦,蛇形管内径取值2.0 mm,另外燃油流过蛇形管时被加热,温度可以升高数百摄氏度,燃油物性将会产生剧烈变化,因此本研究特别关注蛇形细管内燃油的变物性流动换热特性。研究结果表明:弯管段的对流换热系数明显高于直管段,但同时弯管段压降也显著增大;变物性的对流换热系数明显高于常物性,而变物性的压损明显低于常物性;变物性时管壁温对流动换热特性的影响较为显著,而直管段长度对流动换热特性的影响相对较弱。

关键词：蛇形管航空煤油变物性流动换热数值模拟

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燃气轮机透平盘腔流动换热及轮盘热固耦合特性数值研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1460-1467,I0017页

作者：王培宇张鑫磊张荻苏鹏飞谢永慧孔祥林西安交通大学能源与动力工程学院陕西省西安市710049 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川省德阳市618000

针对燃气轮机安全运行问题,为保证盘腔良好冷却效果以及轮盘强度可靠性,该文对盘腔流动换热以及轮盘热固耦合特性进行数值研究。建立三级轮盘盘腔分析模型,对比转速及流量对盘腔流动换热特性的影响。基于流动换热结果分析轮盘应力及变... 详细信息

针对燃气轮机安全运行问题,为保证盘腔良好冷却效果以及轮盘强度可靠性,该文对盘腔流动换热以及轮盘热固耦合特性进行数值研究。建立三级轮盘盘腔分析模型,对比转速及流量对盘腔流动换热特性的影响。基于流动换热结果分析轮盘应力及变形特性。结果表明:当转速增大时,各腔室内压力损失降低,换热面努塞尔数(Nu)呈现下降趋势,最多降低约66.1%;而当流量增大时,各腔室内压力损失升高,部分换热面Nu呈现上升趋势,最多升高约198%。在多种载荷综合作用下,轮盘最大等效应力为996.06 MPa,最大径向变形为2.62 mm。结果可为保证燃气轮机轮盘安全性提供一定技术支撑及数据参考。

关键词：燃气轮机轮盘盘腔流动换热热固耦合

环形通道内液态铅铋合金流动换热特性实验研究

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原子能科学技术 2019年第5期53卷 819-825页

作者：朱锋杰武俊梅石磊太苏光辉西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

通过对环形通道内液态铅铋合金的流动换热特性进行实验研究,得到了气泡泵注气对液态金属流动的影响,并拟合出环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数关系式和换热特性关系式。结果表明:采用气泡泵注气能有效提升铅铋合金的质量流速;相同Reyno... 详细信息

通过对环形通道内液态铅铋合金的流动换热特性进行实验研究,得到了气泡泵注气对液态金属流动的影响,并拟合出环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数关系式和换热特性关系式。结果表明:采用气泡泵注气能有效提升铅铋合金的质量流速;相同Reynolds数下环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数大于由布拉休斯公式计算得到的摩擦系数;液态铅铋合金对流换热过程中,导热项占主导地位,并且Nusselt数随Peclet数的增大而增大。

关键词：气泡泵环形通道液态铅铋合金摩擦系数流动换热

入口高度和热流对太阳能热烟囱系统内流动换热的影响

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工程热物理学报 2009年第9期30卷 1546-1548页

作者：王治云章立新杨茉孙佳明上海理工大学能源与动力学院上海200093

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟。数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高... 详细信息

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟。数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高度约为20m时系统的空气流量取得最大值;系统内部的压力差随着集热棚高度的增加而减小。

关键词：太阳能热烟囱系统数值模拟流动换热

复杂区域流动换热问题的一种新的网格处理方法

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西安交通大学学报 1999年第5期33卷 29-32页

作者：刘继平聂建虎严俊杰陶文铨西安交通大学

在阶梯形网格法的基础上发展了一种二维复杂区域流动与换热问题的新的数值方法．该法采用了同位网格下的ＳＩＭＰＬＥＮ算法，并借鉴了非结构化网格技术来进行复杂计算区域的网格划分及组织计算．用这种方法计算了方腔内的自然对流及圆... 详细信息

在阶梯形网格法的基础上发展了一种二维复杂区域流动与换热问题的新的数值方法．该法采用了同位网格下的ＳＩＭＰＬＥＮ算法，并借鉴了非结构化网格技术来进行复杂计算区域的网格划分及组织计算．用这种方法计算了方腔内的自然对流及圆内开缝正方形加热环体的自然对流，取得了很好的效果．

关键词：自然对流数值计算复杂区域流动换热换热

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螺旋管空油换热器空气流动换热特性数值研究

工程热物理学报 2023年第5期44卷 1383-1389页

作者：刘东洋乔柏铖闵敬春热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学航天航空学院北京100084

本文数值研究了应用于航空发动机的螺旋管空油换热器空气侧流动换热特性,分析比较了不同湍流模型并将所得结果与现有关联式进行了比较,探讨了常物性和变物性条件下空气流动换热特性的差异,分析了流动换热沿程变化及螺旋角的影响。结果表... 详细信息

本文数值研究了应用于航空发动机的螺旋管空油换热器空气侧流动换热特性,分析比较了不同湍流模型并将所得结果与现有关联式进行了比较,探讨了常物性和变物性条件下空气流动换热特性的差异,分析了流动换热沿程变化及螺旋角的影响。结果表明:空气横掠螺旋管束时,第一排管和最后一排管的换热系数比中间管排小,而第一排管的压降最大,最后一排管的压降最小;螺旋角对换热系数影响较小,压降随螺旋角的增加趋于减小。

关键词：空油换热器螺旋管空气侧流动换热数值模拟

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干热岩流动换热多尺度有限容积法

天然气工业 2021年第3期41卷 168-178页

作者：宇波李庭宇韩东旭孙东亮杨福胜魏进家北京石油化工学院机械工程学院西安交通大学化学工程与技术学院

高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要.为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化... 详细信息

高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要.为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化多尺度有限容积求解方法.其主要过程为:①通过雅克比光顺求得基岩和裂缝粗网格支撑区域上的压力与温度基函数,上述基函数不仅可以反映基岩细尺度区域的非均质性,还能够映射出裂缝分布的特征;②利用压力、温度基函数及预先定义的粗尺度限定算子构建瞬态粗网格离散系统;③采用两步迭代多尺度求解的策略,使得多尺度误差余量能够先后在粗、细尺度上耗散,进而达到所需要的求解精度.借助于2个裂缝型地热藏开采的算例,对所提出的多尺度有限容积法的计算精度和计算效率进行了评价.研究结果表明:①多尺度有限容积法的压力场和温度场求解精度会随着模拟时间的增长而略有降低,增加多尺度循环次数可以提高计算精度,但循环次数过多则会降低多尺度的加速效果;②多尺度循环次数介于50～100时,多尺度解与细尺度解间的二范数相对偏差为10-3～10-4.结论认为,较之于传统的有限容积法,多尺度有限容积法在保证计算精度的同时,计算效率可以提高4～5倍.

关键词：干热岩地热能嵌入式离散裂缝模型流动换热有限容积法多尺度求解方法压力场温度场

来源：评论

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碳氢燃料流动换热与裂解反应的建模及仿真

工程热物理学报 2011年第10期32卷 1765-1771页

作者：鲍文李献领秦江周伟星于达仁哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

碳氢燃料的化学热沉的释放特性不仅与燃料自身的化学性质有关,还受燃料温度和驻留时间等流动换热因素的影响,是高超声速热防护技术中的重要研究课题。考虑流动换热对裂解反应的影响及裂解反应所引起的组分变化对流动换热过程的影响,本... 详细信息

碳氢燃料的化学热沉的释放特性不仅与燃料自身的化学性质有关,还受燃料温度和驻留时间等流动换热因素的影响,是高超声速热防护技术中的重要研究课题。考虑流动换热对裂解反应的影响及裂解反应所引起的组分变化对流动换热过程的影响,本文提出了一个一维非稳态的模型来研究碳氢燃料的裂解反应与流动换热过程的耦合特性.并对不同的温度、工作压力和质量流率等典型工况进行了模拟,初步揭示了碳氢燃料的裂解反应和流动换热过程耦合的基本规律。计算结果与公开文献中实验数据的一致性表明了该计算模型可辅助于实验来研究碳氢燃料的裂解反应过程,并指导高超声速飞行器冷却系统的设计。

关键词：碳氢燃料热防护裂解反应流动换热耦合

4种冷却结构对叶片前缘流动换热影响的比较研究

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西安交通大学学报 2017年第7期51卷 37-43页

作者：范小军杜长河李亮邹佳生西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室西安710049

为了研究不同冷却结构对叶片前缘冷却性能的影响,建立了冲击冷却、简单旋流冷却、中间双旋流冷却和切向双旋流冷却的4种结构,利用流体动力学软件ANSYS CFX对比分析了各种冷却结构的流动和换热特性。研究结果表明:冲击冷却的冷气流速变... 详细信息

为了研究不同冷却结构对叶片前缘冷却性能的影响,建立了冲击冷却、简单旋流冷却、中间双旋流冷却和切向双旋流冷却的4种结构,利用流体动力学软件ANSYS CFX对比分析了各种冷却结构的流动和换热特性。研究结果表明:冲击冷却的冷气流速变化剧烈,靶面压力较高,流阻系数最低,局部换热强度大,靶面平均换热强度不大;简单旋流冷却的流速变化较为平缓,流阻系数较大,换热强度较大,靶面换热强度分布均匀;中间双旋流冷却的平均换热系数最大,换热强度分布比较均匀,流阻系数较小,可以作为一种新型的发展前景良好的前缘冷却结构;切向双旋流冷却的流动和换热特性很差,不具备进一步研究的价值。

关键词：冲击冷却旋流冷却双旋流冷却流动换热