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带螺旋肋的圆环通道内超临界水传热特性数值研究

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核动力工程 2013年第1期34卷 126-132页

作者：刘蕾肖泽军闫晓曾小康黄彦平中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610041

强化单相流体管内强制对流换热的有效措施之一是使流体发生旋转运动。本文采用计算流体动力学(CFD)方法,参考已有实验研究,建立起带螺旋肋片圆环通道的流固耦合模型,对该通道内超临界水传热特性进行数值模拟。计算中选取与实验数据吻合... 详细信息

强化单相流体管内强制对流换热的有效措施之一是使流体发生旋转运动。本文采用计算流体动力学(CFD)方法,参考已有实验研究,建立起带螺旋肋片圆环通道的流固耦合模型,对该通道内超临界水传热特性进行数值模拟。计算中选取与实验数据吻合较好的湍流模型,研究螺旋肋片对超临界水传热特性的影响。结果表明:螺旋肋片的存在会使通道内表现出传热增强,然而在正常传热工况下,这种强化传热的效果并不明显。螺旋肋片的个数和螺距对传热特性有很大的影响,实际中应予以考虑。此外,热工参数的变化会显著影响肋片两侧局部热点的温升和温度的周向不均匀性。

关键词：螺旋肋圆环通道超临界水

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外螺旋肋钢管混凝土柱轴心受压性能研究

外螺旋肋钢管混凝土柱轴心受压性能研究

作者：陈瑞声西安理工大学

学位级别：硕士

钢管混凝土结构由于充分发挥了钢材和混凝土各自材料的特点,在实际工程中得到了广泛的应用,为了解决其在中低层建筑中不经济和在高层和超高层建筑中由于焊接等工艺的限制,越来越多的径厚比超过100甚至更大的薄壁钢管混凝土结构出现在工... 详细信息

钢管混凝土结构由于充分发挥了钢材和混凝土各自材料的特点,在实际工程中得到了广泛的应用,为了解决其在中低层建筑中不经济和在高层和超高层建筑中由于焊接等工艺的限制,越来越多的径厚比超过100甚至更大的薄壁钢管混凝土结构出现在工程实际中。薄壁钢管混凝土在荷载作用下较容易产生局部屈曲,从而影响构件的工作性能,因此除了确定其合理的设计方法,研究提高其承载性能的构造措施是十分必要的,本文提出采用在薄壁圆钢管混凝土柱钢管外壁设置螺旋肋并外浇外包混凝土的形式来抑制钢管管壁局部曲屈,并且外包混凝土还可作为保护层有效防止钢管管壁受化学腐蚀及温度的影响。在设置外螺旋肋的基础上为了防止外包混凝土提前脱落进一步提出在外包混凝土中加入钢筋这—新形式,以改善钢管混凝土柱的整体工作性能。本次研究加工制作普通钢管混凝土柱、外螺旋钢管混凝土柱和外螺旋钢筋钢管混凝土柱三个试件并进行了轴心受压试验。在试验的基础上利用ABAQUS软件进行了涉及螺旋肋螺距、螺旋肋宽厚比和核心混凝土与外包混凝土面积比三个参数的有限元模拟。轴心受压试验结果表明:（1）只设置外螺旋肋的钢管混凝土柱由于外包混凝土和钢管管壁不能较好地协同工作,在较小荷载下即发生分离,不能有效提供强度,试件轴心受压承载能力远低于同等材料下的普通钢管混凝土试件。但试件延性有较大提高。（2）外螺旋钢筋钢管混凝土柱由于既能利用设置在管壁外侧的螺旋肋抑制局部屈曲,钢筋的加入又能改善钢管和外包混凝土的整体工作性能,轴心受压承载能力和延性相比普通钢管混凝土柱有了显著的提高。有限元模拟试验结果表明:（3）由模拟结果可知外螺旋肋螺距在试件高度的基础上减小一倍,试件延性明显增强,承载能力相应提高。增大一倍,试件在用钢量减小的情况下延性和承载力也得到相应提高。螺旋肋本身对试件强度贡献有限,其主要作用在于改善试件的延性,而螺距减小,螺旋肋越趋于直肋,对试件延性的改善效果越差,而对试件承载力的提高作用越明显。（4）由模拟结果可知随着外螺旋肋支数的增加试件的强度和延性都有增加的趋势。（5）即钢筋数量的增加不能有效增加其对外包混凝土的约束作用。（6）外螺旋肋在轴心受压过程中始终未屈服,螺旋肋宽厚比这一参数对试件性能影响不明显。

关键词：螺旋肋钢管混凝土试件有限元分析轴心受压实验

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螺旋肋管电解加工试验总结

电加工与模具 1970年第7期 5-10页

螺旋肋管电解加工螺旋肋管的技术要求如图1所示: 试验时选择带有代表性的两种管(螺距150mm,螺距∞(直形))进行加工,现将试验情况和结果汇报如下: 一,试验装置装置採用C6120车床改装。仿形部分如图3所示:

关键词：电解加工电化学加工螺旋肋极体试验总结

高强度φ9.00mm螺旋肋预应力钢丝的研制

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天津冶金 2001年第2期 19-21页

作者：艾铁岭谢志峰谢铁根天津市银龙预应力钢丝有限公司

阐述了高强度Φ9.00mm螺旋肋预应力钢丝的生产工艺、力学性能和科学的几何外形。生产该钢丝所用原料是77B-1或S82BΦ13.00高线盘条。该钢丝用于建筑构件,可替代热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋,简化构件生产工艺,节约钢材,降低构件成本,改... 详细信息

阐述了高强度Φ9.00mm螺旋肋预应力钢丝的生产工艺、力学性能和科学的几何外形。生产该钢丝所用原料是77B-1或S82BΦ13.00高线盘条。该钢丝用于建筑构件,可替代热轧带肋钢筋和冷轧带肋钢筋,简化构件生产工艺,节约钢材,降低构件成本,改善建筑结构,增大建筑物有效空间。

关键词：冷拔高强度大直径螺旋肋钢丝建筑构件

Φ7mm螺旋肋热处理钢丝通过省级新产品鉴定

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轧钢 2000年第4期17卷 6-6页

作者：康庄唐钢科技处

由唐山钢铁股份有限公司自行开发研制的45Si2Cr Φ7mm螺旋肋热处理钢丝,近日通过河北省组织的新产品鉴定.

关键词：螺旋肋钢丝新产品鉴定省级

碳纤维增强树脂复合材料螺旋加强金属柱壳屈曲特性

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3279-3289页

作者：左新龙唐文献江苏开放大学信息工程学院南京210000 江苏科技大学江苏省船海机械装备先进制造实验室镇江212003 江苏科技大学机械工程学院镇江212003

为开展碳纤维增强树脂复合材料螺旋加强金属柱壳屈曲特性理论研究,建立了复合材料螺旋加强金属柱壳的复材层局部包裹面积比与厚度比数学关系,推导了金属内衬复材螺旋缠绕多层耐压壳抗压极限载荷理论模型。其次,开展了线性屈曲及非线性... 详细信息

为开展碳纤维增强树脂复合材料螺旋加强金属柱壳屈曲特性理论研究,建立了复合材料螺旋加强金属柱壳的复材层局部包裹面积比与厚度比数学关系,推导了金属内衬复材螺旋缠绕多层耐压壳抗压极限载荷理论模型。其次,开展了线性屈曲及非线性屈曲分析,并与试验结果对比分析。最后,根据推导的理论模型,形成了该类型全尺寸柱壳适用水深图谱。结果表明:插值法分析中数值分析与理论计算值的误差随复合材料包裹面积比增加而减小,最大误差为5.2%,最小误差为0.9%;试验模型中理论计算与数值分析、试验结果误差分别为3.20%、3.46%,三者具有良好一致性;内衬金属层厚度一定时,螺旋包裹适当复合材料带可适应水深范围较广,该应用对水下管路原位加强、深水管再利用等方面提供新思路。

关键词：碳纤维增强树脂复合材料柱壳屈曲理论模型有限元螺旋肋

线性菲涅尔集热器螺旋集热管传热性能数值研究

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线性菲涅尔集热器螺旋集热管传热性能数值研究

作者：孙恺兰州交通大学

学位级别：硕士

太阳能资源的高效利用是目前解决能源危机的一种重要方式。但是在高速发展的今天,现有技术对太阳能的利用率仍旧不高,因此如何提高太阳能的利用率成为现阶段开发太阳能的重点。本文是以线性菲涅尔太阳能集热器中的集热管非均匀受热为背... 详细信息

太阳能资源的高效利用是目前解决能源危机的一种重要方式。但是在高速发展的今天,现有技术对太阳能的利用率仍旧不高,因此如何提高太阳能的利用率成为现阶段开发太阳能的重点。本文是以线性菲涅尔太阳能集热器中的集热管非均匀受热为背景,对集热管内流动和换热特性进行探索研究,以扰动或破坏边界层强化换热技术为理论技术,以导热油Syltherm 800为传热介质,低温介质流入集热管经过热交换流出。对管内壁加工凸螺旋内肋、凹螺旋内肋、平行螺旋内肋、管内置普通扭带、中空纽带,在雷诺数10000～120000范围内的流动和换热特性进行仿真模拟,考虑到本文选取模型种类及工况多,计算量大且复杂,故使用超算云计算设备进行仿真;分析了不同肋高h、不同肋径w、不同螺距p、不同肋间夹角α、不同扭带宽度等结构参数对管内传热特性的影响,并通过前面的模拟结果,选择换热性能好的结构参数组合进一步优化,分析不同参数对管内换热特性和阻力特性的影响。结果表明:1.对于凸螺旋内肋管,肋高h、肋径w、螺距p对管内流动和换热特性有着明显的影响;其中h/w=0.36、0.39、0.43、0.50时换热能力最好,h/w=0.33时换热能力居中,而h/w=0.28时,换热能力较差;p=200 mm时的换热性能优于p=260 mm和p=390 mm。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.36,p=200 mm、h/w=0.36,p=260 mm、h/w=0.43,p=200 mm、h/w=0.43,p=260 mm、h/w=0.50,p=200 mm、h/w=0.50,p=260 mm。2.对于凹螺旋内肋管,肋高h、肋径w、螺距p对管内流动和换热特性的影响甚微;h/w=0.43、0.50时换热能力最好,h/w=0.28、0.33、0.36时换热能力居中,而h/w=0.39时,换热能力较弱。螺距p对管内流动进而换热特性没有明显的影响,三种螺距下的换热特性相差不大,p=200 mm时最优,p=390 mm时换热特性较差。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.43,p=200 mm、h/w=0.43,p=260 mm、h/w=0.50,p=200mm、h/w=0.50,p=260 mm。3.对于平行螺旋内肋管,肋高h、螺距p、肋间夹角α对管内流动和换热特性有着明显的影响;其中任意h/w下的内肋管,均具有很好的换热效果,且在高雷诺数下的换热性能更好,h/w=0.36时的平行螺旋内肋的换热能力普遍优于h/w=0.43和h/w=0.50;p=200mm时的换热性能优于p=260 mm,但三种肋间夹角α换热效果的区别不是很明显,α=180°时换热效果最好,α=120°次之,α=60°最弱。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.36,p=200 mm,α=180°、h/w=0.36,p=200 mm,α=120°、h/w=0.43,p=200 mm,α=180°、h/w=0.43,p=200 mm,α=120°。4.对于管内置普通扭带,扭带宽度e、扭带节距z对管内流动和换热特性有很大的影响,整体换热效果远高于凸螺旋内肋、凹螺旋内肋、平行螺旋内肋。e/d=0.95时的扭带,即最靠近管壁的扭带换热效果明显高于e/d=0.72和e/d=0.48;扭带节距对管内换热特性也有一定的影响,尤其是在高雷诺数下,且z=260 mm时的换热效果大于z=390 mm。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为e/d=0.95,z=260 mm、e/d=0.95,z=390 mm、e/d=0.72,z=390 mm。5.对于管内置中空扭带,扭带宽度e、扭带节距z对管内流动和换热特性有很大的影响。e/d=0.95时换热最好,而e/d=0.72时换热较弱,且在z=260 mm时换热效果高于z=390 mm,但区别不是很明显,尤其是在低雷诺数下,z=390 mm时的两种不同相对宽度参数下的中空扭带的换热效果都较弱,高雷诺数时才有一定的效果,但整体中空扭带的阻力系数降低了,这使得综合传热因子JF略有增大。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为e/d=0.95,z=390 mm。

关键词：集热管螺旋肋扭带强化换热数值模拟

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内置肋丁胞管内流动与传热特性研究

内置肋丁胞管内流动与传热特性研究

作者：张路宝兰州交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着经济的快速发展,对于能源的消耗也随之增加。在传统的石油化工、制冷暖通、航空等领域,化石燃料是主要的能源消耗来源,这些产业的开发过程大都伴随着热量传递过程。而换热器作为热量传递的主要设备,存在换热效率低、热量损... 详细信息

近年来,随着经济的快速发展,对于能源的消耗也随之增加。在传统的石油化工、制冷暖通、航空等领域,化石燃料是主要的能源消耗来源,这些产业的开发过程大都伴随着热量传递过程。而换热器作为热量传递的主要设备,存在换热效率低、热量损失大等缺点。因此,进一步提升换热器的换热效率显得尤为重要。为了提高换热器的效率,可通过对传热管内外表面进行粗糙处理,例如槽纹管、丁胞管、肋管等。本文在丁胞管上布置螺旋肋,达到改善丁胞管内整体换热性能的目的。从螺旋肋和丁胞二者可以增大换热表面积和改变流体流动状态等方面考虑,分析了不同螺旋肋、间断螺旋肋长度、丁胞旋转角度和横纵比等对管内流动与传热特性的影响。将数值结果与实验结果进行对比,验证了数值方法的正确性及适用性。研究了管内的温度、速度、涡量及局部Nu分布,对表面平均Nu、阻力系数f和综合换热性能PEC等随Re的变化曲线进行了定量分析,研究结果表明:(1)内置螺旋肋的丁胞管可以有效改善通道内的换热,与丁胞管相比管内纵向涡变大,边界层减薄,冷热流体间的换热增强,使得该通道的整体换热性能较光滑圆管和丁胞管有明显提升。(2)内置间断螺旋肋的表面平均Nu和PEC较光滑圆管分别提高了55%和14.3%,较丁胞管分别提高了33%和9.03%。(3)在不同间断螺旋肋长度对管内流动及传热特性的研究中发现,8mm间断螺旋肋通道具有最好的综合换热性能,该通道的PEC较光滑圆管最大可提升15.6%。(4)当丁胞旋转角度α=45°时,通道的综合换热性能最好。当丁胞旋转角度α=60°时,换热通道的表面Nu较大。但此时的压降损失也较大,因此该通道f的增幅较高,使其PEC值减小。(5)在Re=5000时,丁胞横纵比a:b=6:3时通道的综合换热性能最好,PEC较光滑圆管最大可提高19.6%。在Re=10000～40000,丁胞横纵比a:b=5:3时,通道的综合换热性能最好,该通道的PEC较光滑圆管可提高15.5%。(6)研究发现,不同计算模型下综合换热性能较圆管都有着不同程度的提高。当Re=5000时,间断螺旋肋长度L=8mm、丁胞旋转角度α=45°、丁胞横纵比a:b=6:3通道的综合换热性能最好,其PEC相较于光滑圆管提升了19.6%。

关键词：丁胞管螺旋肋间断螺旋肋旋转角度横纵比

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高强螺旋钢丝的原理及应用效果

混凝土与水泥制品 1998年第2期 38-39页

作者：谢铁桥天津预应力钢丝一厂天合有限公司

论述了螺旋肋预应力钢丝的制造原理，螺旋肋的肋高、肋宽及螺旋距或螺旋导程的作用与设计依据。螺旋肋的间距和肋的高度对正确使用螺旋钢有极大的影响。

关键词：螺旋肋预应力钢丝锚固预应力钢丝