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多个离散热源的矩形空腔内自然对流的数值研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2002年第5期17卷 574-579页

作者：平亚明孙奉仲山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

本文对顶部散热的矩形空腔内某一竖侧壁上存在有 5个离散热源时的自然对流换热问题求出了数值解。文中讨论了 Ra及空腔高宽比对换热的影响。此类问题对电子器件的散热有较大参考价值。

关键词：离散热源 Rayleigh数自然对流

基于Soret和Dufour效应的离散热源微通道内流体的对流传热

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基于Soret和Dufour效应的离散热源微通道内流体的对流传热

作者：郭同伟杭州电子科技大学

学位级别：硕士

纳米流体因其良好的导热性能常常被作为冷却介质,应用于航空航天、化工、能源等众多领域。但随着高精密器件制造业的飞速发展,各类热交换设备也不断向微小型化升级,对换热技术的要求也在不断提高。在许多工程领域,常常存在多个离散热源... 详细信息

纳米流体因其良好的导热性能常常被作为冷却介质,应用于航空航天、化工、能源等众多领域。但随着高精密器件制造业的飞速发展,各类热交换设备也不断向微小型化升级,对换热技术的要求也在不断提高。在许多工程领域,常常存在多个离散热源,产生的驱动力并不是简单的平行或垂直关系,因此研究离散热源影响下的纳米颗粒运动及传热传质规律,具有实际应用意义。本文考虑Soret和Dufour效应的影响,模拟研究了纳米流体的混合扩散以及对流换热,具体研究如下:首先,综述了Soret效应和Dufour效应在传热传质研究中的重要影响,以及离散热源的相关研究进展,并对纳米流体的导热机理和对流换热的研究情况进行分析,发现许多关于流体传热传质的研究都未考虑Soret效应和Dufour效应的影响,而且大多数都是在整体式热源的腔体内进行分析,关于离散热源的研究内容较为单一,需要从不同角度进行研究。其次,分析微尺度的流动理论,从流动的特点、流动的基本方程、数值模拟方法、边界条件等几个方面深入了解微尺度流动与传统流动的差异,并对本文所采用的非均匀两相模型及数值模拟过程进行介绍。然后,考虑布朗运动、热泳运动以及Soret、Dufour效应等因素的影响,建立并验证了非均匀两相模型,在此基础上分析了热源温度、个数及分布位置对流体混合扩散的影响规律。结果表明:减小热源温度、增加热源个数都有利于腔体上角位置的流体扩散,减少流体混合均匀所用的时间;当热源均匀分布在下壁面时,流体混合均匀所用的时间最短。此外还发现Soret和Dufour效应的共同作用不是这两个效应作用的叠加。最后,研究了离散式热源微通道内的自然对流换热和强制对流换热。模拟自然对流换热的结果表明:换热系数随纳米颗粒质量分数的升高而增大。强制对流的模拟结果表明:虽然增大纳米颗粒质量分数、提高速度都有利于提高换热系数,但流速对换热的影响更为明显。此外,还发现Soret、Dufour效应均有利于微通道内的传热,且Soret效应的影响更为显著。

关键词： Soret效应 Dufour效应离散热源对流传热

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离散热源的自然对流换热数值模拟

吉林电力 2009年第6期37卷 28-30页

作者：华泽嘉徐焕东北电力大学吉林吉林132012

利用FLUENT软件对有离散热源的封闭腔内的自然对流换热进行数值模拟,对不同瑞利数Ra下的自然对流换热的情况进行计算,得出随着Ra的增加,空腔内部的等温线由垂直变为水平,换热逐渐从导热占主导地位变为由对流换热占主导地位,平均努塞尔数... 详细信息

利用FLUENT软件对有离散热源的封闭腔内的自然对流换热进行数值模拟,对不同瑞利数Ra下的自然对流换热的情况进行计算,得出随着Ra的增加,空腔内部的等温线由垂直变为水平,换热逐渐从导热占主导地位变为由对流换热占主导地位,平均努塞尔数Nuave随着Ra的增加而增加;对于有离散热源的电子元件,为了增加元件的使用寿命,降低经济成本,可采用增加Ra的方法来增加元件内的自然对流换热能力。

关键词：自然对流换热离散热源瑞利数平均努塞尔数

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底部离散热源矩形腔内的自然对流数值分析

浙江树人大学学报（自然科学版） 2013年第3期13卷 18-22页

作者：苏长智闵剑青浙江树人大学生物与环境工程学院浙江杭州310015

采用有限容积法对离散热源在水平腔体内引起的自然对流问题进行了数值模拟,通过改变离散热源的间距W和Ra数的大小,分析了不同工况对矩形腔内空气流速、温度分布和热源表面Nu的影响,并对顶部冷却和侧壁冷却两种不同边界条件的计算结果进... 详细信息

采用有限容积法对离散热源在水平腔体内引起的自然对流问题进行了数值模拟,通过改变离散热源的间距W和Ra数的大小,分析了不同工况对矩形腔内空气流速、温度分布和热源表面Nu的影响,并对顶部冷却和侧壁冷却两种不同边界条件的计算结果进行了比较.结果表明:W、Ra和边界条件的改变对矩形腔内自然对流换热有显著的影响.

关键词：离散热源封闭矩形腔自然对流数值研究

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板料离散热源加热扩孔实验研究

安徽工业大学学报（自然科学版） 2012年第4期29卷 319-322页

作者：彭飞阎军章静杨森安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002

扩孔成形是板料成形技术之一,板料扩孔成形性能通常以成形后的扩孔率作为衡量指标。对SUS304不锈钢板料分别进行离散热源加热扩孔与均匀热源加热扩孔实验,通过对比2种扩孔方式下试样的扩孔率大小来分析扩孔方式对板料成形性能的影响。... 详细信息

扩孔成形是板料成形技术之一,板料扩孔成形性能通常以成形后的扩孔率作为衡量指标。对SUS304不锈钢板料分别进行离散热源加热扩孔与均匀热源加热扩孔实验,通过对比2种扩孔方式下试样的扩孔率大小来分析扩孔方式对板料成形性能的影响。实验结果表明,离散热源加热对提高板料扩孔成形性能更具有优势,原因是离散热源加热时形成的不均匀温度场与板料的成形过程更为协调,能更有效地提高板料扩孔成形性能。

关键词：扩孔率离散热源不均匀温度场

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用红外热象技术研究有凸台热源倾斜板的散热

激光与红外 1994年第3期24卷 29-32页

作者：林兆庄樊慧文清华大学热能工程系

本文介绍红外热象技术在工程热物理研究中某些应用的探索。作为实例，通过热象技术，实验研究了具有水平凸台离散热源的倾斜板的散热，在研究它的自然对流换热部份结合利用了激光全息干涉技术。此间着重于分析倾斜角对散热的影响。

关键词：倾斜板散热红外热成象离散热源

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太阳能烟囱通风特性及其强化

武汉大学学报（工学版） 2017年第5期50卷 714-719页

作者：赵福云任秀宏胡江涛张纪豪武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 河南科技大学土木工程学院河南洛阳471023

数值研究了热压自然通风作用下太阳能烟囱的回流特性,采用流线和热线实现烟囱内空气流动和热量传递的可视化,并探讨了玻璃侧离散热源空间位置和热源尺寸等因素对回流过程的影响.当吸热壁面热源强度即热瑞利数Rayleigh(Ra)超过104,烟囱... 详细信息

数值研究了热压自然通风作用下太阳能烟囱的回流特性,采用流线和热线实现烟囱内空气流动和热量传递的可视化,并探讨了玻璃侧离散热源空间位置和热源尺寸等因素对回流过程的影响.当吸热壁面热源强度即热瑞利数Rayleigh(Ra)超过104,烟囱出口处开始出现回流;随着Ra数增大,烟囱回流穿透深度增加.分析表明,左侧热源个数及高度分别为N=1、D_0=1时,其与底部距离S_0以1的步长向上移动,均能有效地避免出口处的回流,其中S_0=0诱导的无因次体积流量最大.而在热源高度D_0=D_1=0.5、N=2、S_0=0时,在与D_0的距离S_1与N=1中S_0(S_0>0)的值相等时,N=2诱导的空气量均大于N=1时诱导的空气量.该研究将有利于提升未来低能耗建筑自然通风的利用效率.

关键词：太阳能烟囱回流自然对流热压通风离散热源

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二十烷相变储热板的传热强化研究

二十烷相变储热板的传热强化研究

作者：杨世蜜东南大学

学位级别：硕士

为了实现“双碳”目标,我国大力发展绿色节能建筑。相变储热技术作为供暖系统中的一项重要技术,可以实现用电移峰填谷,有效解决用户运行成本,为新型节能建筑技术实际应用提供更多的解决方案。矩形腔相变储热系统中的一个重要研究因素是... 详细信息

为了实现“双碳”目标,我国大力发展绿色节能建筑。相变储热技术作为供暖系统中的一项重要技术,可以实现用电移峰填谷,有效解决用户运行成本,为新型节能建筑技术实际应用提供更多的解决方案。矩形腔相变储热系统中的一个重要研究因素是自然对流。如何充分利用自然对流对矩形腔相变传热进行局部强化,对于有效地设计储热板相变单元具有重要的意义。本文通过理论和量化对矩形腔相变单元的相变传热机理进行了分析,同时进一步深化热源布置和翅片复合传热强化技术的模拟研究,主要内容如下:(1)建立低温相变材料多属性评价体系:引入多层次分析和多属性折中妥协法对8种备选低温相变储热材料的相变焓、比热、导热系数、密度、过冷度、价格属性进行综合评价。无论是以性能主导还是性能-价格综合考虑,评价排名前三的材料为十二水合磷酸氢二钠、十水合碳酸钠以及二十烷。考虑到储热单元运行的稳定性,最终选择综合性能较优的有机相变材料二十烷作为本文的相变储热材料。(2)相变传热机理分析:对基于焓法的相变储热能量控制方程进行区域离散化,引入温度边界层理论,推导了微元体的能量平衡方程,对该方程进行处理后,得到了能够定量描述传热强度及自然对流程度的瞬态协调因子Co,利用fluent 18.0软件对储热板相变单元离散热源位置布置和肋片结构设计进行模拟,给出了该模型的数学模型与求解设置。(3)热源布置的传热强化分析:通过数值模拟的手段研究了不同加热位置布置方案对自然对流的影响,研究结果显示离散热源的布置对矩形腔相变单元的熔化传热有强化效果。结合整个矩形腔相变单元熔化-凝固过程,综合考虑各方案完全熔化所需时间、储热速率以及总储热量,双侧壁下半部分加热(方案5)完全熔化时间1495s,在储存290KJ相同热量情况下所需时间最短仅1111s,确定为最佳热源位置布置方案。(4)添加翅片的传热强化分析:通过数值模拟手段分析了双侧壁下半部分加热方案下添加直肋、不同波形振幅,波纹数量波纹肋片的矩形腔相变单元的熔化和凝固过程。模拟结果表明添加肋片对二十烷在矩形腔相变单元中的传热有强化效果。对于熔化工况,添加直肋、单波纹肋的相变单元中相变材料完全熔化时间较短,总熔化时间减少了33.4%～34.2%,综合观察储热量与储热速率,2-3波纹肋相变单元在储存相同290k J热量下的储热效率最高。对于凝固工况,添加5-2波纹肋、5-3波纹肋以及2-2波纹肋的相变单元中相变材料完全凝固时间较短,总凝固时间减少了22.5%-26%,综合分析放热量与放热速率,5-3波纹肋,用时最短。综合考虑熔化-凝固换热效果,采用2-3波形肋设计方案为最终储热模块相变单元传热强化设计方案。

关键词：矩形腔相变单元强化传热离散热源波纹肋片数值模拟

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复杂结构热沉强化传热的数值研究

复杂结构热沉强化传热的数值研究

作者：张凯华北电力大学

学位级别：硕士

现代科技飞速发展,大功率的变频驱动(VFD)正广泛应用于各行各业,其中单位面积发热量已经达到30000W,电子原器件散热量和热流密度都在巨幅增加。所以迫切需要对传统的换热设备进行强化传热,本文从结构和冷却工质2个角度来探讨两种换热设... 详细信息

现代科技飞速发展,大功率的变频驱动(VFD)正广泛应用于各行各业,其中单位面积发热量已经达到30000W,电子原器件散热量和热流密度都在巨幅增加。所以迫切需要对传统的换热设备进行强化传热,本文从结构和冷却工质2个角度来探讨两种换热设备的强化传热情况。 1.对于空冷单排管,研究翅片管管间缝隙对单排管整体换热性能的影响,总结出其Nu数随Re数变化的关联式。最后根据评价翅片管综合性能的评价指标来评价各种缝隙下翅片管。研究表明,对于因为热胀冷缩或者安装原因形成的翅片管间有缝隙,可能增大风机的转速来提高单排管的性能。本研究为以后电站安装翅片管指明了优化方向。 2.对于大功率VFD的冷却,必须将传统的空气冷却改为使用液体冷却来强化换热效果。鉴于水冷不能应用于较寒冷的环境中,醇类水溶液是一种很好的替代品。在当前的研究中,使用数值模拟的方法研究了以液体为冷却介质的大功率VFD,且设备中的热源是离散的。研究了不同的管道几何结构和不同的冷却介质会对热沉的整体换热性能和流动特征的影响。本文比较了直矩形管道和矩形缩放管的传热特性,研究结果表明针对此种工程应用的热沉,只有矩形缩放管才能满足设计热沉的苛刻要求。由于热源分布是离散的且散热量较大,故而研究了使用不同的管道布置下在不同工质下的换热特性。结果表明直到管道布置数量达到40个才能有效散去热沉散发的热量,并且保证热沉在长期使用下的外部最高温度低于358K。最后,研究了不同的冷却剂对换热和流动的影响,这些工质包括100%的离子水、质量比为50%的乙二醇和50%的离子水溶液和质量比为60%的丙二醇和40%的离子水溶液。计算中考虑由温度引起的工质物性的变化,最终计算表明,使用PGW或者EGW作为冷却剂时,管子数量达到40且使用特殊的布置才能满足设计条件。

关键词：强化传热热沉离散热源醇类冷却剂