柴油机缸盖水腔流动与沸腾传热的流固耦合数值模

采用CFD软件STAR-CD和FEA软件ABAQUS对226B型柴油机缸盖冷却水腔内的流动和传热过程进行了流固耦合数值模拟计算.为反映沸腾传热的影响,基于FORTRAN语言开发了单相流沸腾传热模型,将其嵌入到STAR-CD中.与试验结果的比较表明,加入沸腾传热模型可以大幅度提高模拟计算的精度,最大误差由18%下降至7%,为柴油机冷却水腔的优化设计提供了理论依据.     

板翅换热器平直翅片的传热与阻力性能试验

对11种不同结构参数的紧凑式板翅换热器平直翅片的传热和流动阻力进行了试验研究,分析比较平直翅片间距、翅片高度、翅片长度对其传热和流动阻力的影响。结果表明,翅片间距对传热和流动阻力影响较小,而翅片长度和高度对其传热和流动阻力有重要影响。同时对11种翅片的220个试验数据点进行了j因子和f因子的试验关联式拟合,拟合关联式的误差范围为±10%。     

微通道内纳米制冷剂流动沸腾传热预测模型

以R141b制冷剂为基液,Al_2O_3为纳米颗粒,采用两步法制备了质量分数分别为0.2%、0.5%和0.8%的Al_2O_3-R141b纳米制冷剂,并进行了纳米制冷剂及R141b纯制冷剂在水力直径为1.33 mm的矩形微通道内流动沸腾传热实验。实验工况范围:饱和压力为176 k Pa,入口过冷度为6~12℃,体积流量为20~50 L/h,热流密度为11.1~26.6 k W/m~2。实验结果与7个纯工质传热模型、2个纳米制冷剂传热模型进行比较评价。结果发现,在本实验研究范围内,纯工质传热模型不适用于纳米制冷剂传热系数的预测;Peng-Ding纳米制冷剂传热模型与KimMudawar纯工质传热模型组合对纳米制冷剂传热系数的预测值最接近实验值,平均绝对误差为17.22%,且能较好地反映纳米颗粒对流动沸腾传热影响的规律;结合实验数据对Peng-Ding模型的纳米影响因子(纳米制冷剂与纯制冷剂的传热系数之比)关联式进行修正,新关联式具有较好的预测效果,平均绝对误差为15.2%,且与Bertsch模型的组合能较好地预测微通道内纳米制冷剂传热系数,平均绝对误差降为16.4%。     

ZGM太阳能温室供暖系统

ZGM是一种复合化学物质,其性能特征表现为:55℃就可以转化为气体,汽化潜热是水的1．5倍,相变传热,其传导热效率达95％以上,传热速度快、节能率高达50%。该介质无毒无味、无腐蚀性、使用安全。应用该介质的采暖系统, 升温快、均温性、热稳定性能好。因此能够大幅减少能量消耗,降低废气烟尘排放,达到节能环保目的。该技术曾获全国发明展览会金奖、国家科技进步二等奖,2004年通过中国能源研究会的专家鉴定。ZGM介质及其采暧技术,是目前热交换领域节能较为合理且效果显著的新技术。     

斜针形百叶窗翅片传热及流阻特性的数值研究

提出一种新型斜针形百叶窗翅片结构,建立了斜针形百叶窗翅片和普通矩形百叶窗翅片的三维耦合传热模型并进行了数值计算,结合实验结果、经验公式计算结果验证了模型的正确性,然后分析了斜针角度对传热和流动性能的影响。结果表明:雷诺数ReLP在400～1 200范围内时,斜针形百叶窗翅片相较于普通矩形百叶窗翅片,其摩擦因子f的最大降幅为20.7%,传热因子j的最大增幅为11.2%。在其他结构参数相同的情况下,斜针角α在10°～15°范围时百叶窗翅片的综合性能最好。     

新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉的正反平衡分析

通过对新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉进行正、反平衡计算和分析,得出新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉的主要损失部位和参数,用反平衡效率分析得知燃烧不可逆损失最大,约为69.93%,其次为传热不可逆损失,约为14.50%,并用可避免损失概念对计算结果进行分析,表明采用可避免损失概念后,燃烧部位、传热部位、排烟部位的实用效率分别为42.6%、86.2%、92.1%。     

活塞-缸套周期性瞬态传热仿真

为解决计算柴油机单个零部件传热时边界条件难以确定的问题,用耦合传热的方法,把活塞、缸套传热时的外边界条件变成内边界处理,利用有限元软件进行建模仿真。以X6130型柴油机为例,用有限元分析软件ANSYS建立了活塞-缸套的三维模型,并对其额定工况下一个工作循环内的瞬态传热进行了仿真计算,得到了活塞-缸套上关键点的温度波动曲线。部分计算结果和实验结果对比表明：用耦合方法模拟活塞-缸套之间的传热过程是可行的,且仿真结果与实测数据吻合较好。     

热水循环加热厌氧反应器稳态数值模拟分析

对于厌氧发酵系统,温度分布是否均匀是影响产气效率的关键因素。通过在10 L厌氧反应器中分别对水和TS为12.4%(质量分数)的发酵料液进行加热的热平衡试验,运用Fluent软件对厌氧污泥传热特性进行仿真模拟,通过传感器监测温度变化,得出水的温度分布与高TS料液有很大差异,而且在没有搅拌装置的情况下进行高TS料液的传热仿真,不能将其物性参数默认为水。在对水进行传热仿真时发现,对于低TS料液进行仿真要考虑料液间的对流换热,因此需调用Boussinesq假设,调用该假设后,模拟与试验最大误差仅为4.2%。对换热管壁面厚度设置作出分析并得出:在Fluent中设置虚拟壁面与在Gambit中直接绘制壁面模型具有相同效果,而前者可以简化模型并减少计算时间。此外,在进行高TS仿真时发现最适合这种热水循环加热系统的湍流模型为可实现k-ε模型(Realizable k-ε)。     

DMLS微换热器粗糙度对Al2O3/R141b流动沸腾传热影响

为了探究DMLS(直接金属激光烧结)微型换热器换热通道表面粗糙度对纳米流体制冷剂流动沸腾传热的影响,运用化学抛光技术改变不同DMLS微型换热器换热管道表面的粗糙度,制备0.01%低浓度Al2O3/R141b纳米流体制冷剂为实验工质,在不同的热流密度9.4~29.4 k W/m2、质量流率184.3~432.2 kg/(m2·s)下,研究不同DMLS换热管道表面下的粗糙度对Al2O3/R141b流动沸腾传热特性。研究结果表明:粗糙度对纳米流体制冷剂在DMLS微型换热器内流动沸腾传热有显著影响,纳米流体制冷剂的换热性能随粗糙度的减小而减弱,粗糙度减小80.4%,换热性能减弱22.5%;相同的工况下,相比于表面粗糙度为8.7μm DMLS微型换热器换热管道,纳米流体制冷剂在粗糙度为5.8、3.2、1.7μm DMLS微型换热器换热管道中的平均换热系数分别减小7.1%、14.1%、22.5%;DMLS微型换热器换热通道表面粗糙度越大,表面凹凸程度越大,单位长度换热通道内,纳米流体制冷剂与通道表面有更多的接触面积,促使单位面积上有更多的纳米制冷剂核气化核心密度,同时核化起点提前、壁面过热程度越低,有利于强化传热效果;实验结果与修正后的LAZAREK传热模型结果相对偏差为9.88%,验证了数学模型的有效性及实验结果的可靠性。     

履带车辆传动系统的传热仿真

分析了履带车辆传动系统的传热过程，应用集总参数法建立了传动系统的传热模型，基于一维不可压缩流动理论建立了传动润滑系统的流动模型。采用耦合分析的方法将传动系统的传热与流动作为一个整体进行研究，建立了履带车辆传动系统的综合传热仿真模型，并编制了仿真程序。对某型履带车辆传动系统的传热进行了实例仿真，仿真结果与试验值较为一致，为研究其传热性能提供了有效的依据。     

内燃机缸内对流传热理论研究的百年发展

首次进行近一百年来(尤其是近三十年内)内燃机缸内对流传热在理论研究方面的综述,并将其历程分为3个阶段:统计归纳模型阶段、量纲分析模型阶段、湍流参数模型阶段。发展历程表明,内燃机缸内对流传热的理论研究与缸内湍流流动分析紧密结合将是大势所趋,而在第3个阶段出现的区域法研究不仅催生了多维传热模型和仿真研究,也是当今缸内多维对流传热分析的主流。另外,基于热力循环而进行的内燃机缸内对流传热分析已成为近期的一个研究热点。     

新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉的正反火用平衡分析

通过对新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉进行正、反(火用)平衡计算和分析,得出新Ⅱ型生物质成型燃料热水锅炉的主要(火用)损失部位和参数,用反平衡(火用)效率分析得知燃烧不可逆(火用)损失最大,约为69.93%,其次为传热不可逆(火用)损失,约为14.50%,并用可避免(火用)损失概念对计算结果进行分析,表明采用可避免(火用)损失概念后,燃烧部位、传热部位、排烟部位的实用(火用)效率分别为42.6%、86.2%、92.1%.     

中冷器位置对柴油发电机冷却组性能的影响

柴油发电机组冷却组的中冷器与水散热器相比相对较小，其上端多与水散热器上端平齐，这种布置方式通常不能充分发挥冷却组的冷却能力。将中冷器布置位置下移，使其下端与水散热器平齐，风洞试验研究表明，在风速1．61～4．66m／s范围内，水散热器传热性能可提高0%～5．7％，冷却组风阻下降0%～5．5％，风速3．4m／s时传热性能提高程度最大。风速越大，压降下降幅度越大。     

畜禽舍通风系统余热回收板翅式热交换器传热性的分析

分析了用于回收畜禽舍通风系统余热的板翅式热交换器的传热特性,提出了其传热过程的计算方法,为今后畜禽舍通风系统余热回收板翅式热交换器传热性的试验研究提供了理论根据。     

ZGM太阳能温室供暖系统

“ZGM”是一种复合化学物质，其性能特征表现为：55℃就可以转化为气体，汽化传热是水的1．5倍，相变传热，其传导热效率超过95％，传热速度快、节能率高达50％。该介质无毒无味、无腐蚀性、使用安全。应用该介质的采暖系统升温快，均温性、热稳定性能好。因此能够大幅减少能量消耗，同时降低废气烟尘排放，达到节能环保的目的。该技术曾获全国发明展览会金奖、国家科技进步二等奖，2004年通过中国能源研究会的专家鉴定。ZGM介质及其采暖技术，是目前热交换领域节能较为合理且效果显著的新技术。     

柴油机流固耦合系统稳态传热数值仿真

建立活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热系统,并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能,把单个零件的传热外边界条件变成内边界,使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例,用ANSYS软件对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真,得到了耦合系统的温度场和流场云图。活塞关键点温度的计算值和实验测量值对比表明：用流固耦合方法模拟柴油机活塞组-缸套-冷却水-机体之间的稳态传热是可行的,且仿真结果与实测数据吻合较好。     

基于CFD的栽培基质消毒传热过程研究

对蒸汽-热风混流消毒设备中基质与混流气体之间的传热过程进行了分析,基于CFD技术建立了基质颗粒在升举和撒落运动阶段的传热过程模型,进行了基质颗粒在不同阶段的传热过程和温度变化的模拟仿真分析,确定了其变化规律.通过试验验证,结果表明了仿真分析结果的有效性.     

液氮充注蓄冷配送箱冷量引入特性试验研究与优化

液氮充注方式具有效率高、成本低等优点，液氮温度较低，可对金枪鱼蓄冷配送箱进行充冷。为了解不同冷源引入参数对金枪鱼蓄冷配送箱蓄冷特性的影响，搭建金枪鱼蓄冷配送箱试验平台，采用二次旋转回归正交试验方法研究不同液氮充注量、蓄冷板传热面积和蓄冷板装载量对蓄冷配送箱蓄冷特性的影响。试验结果表明：液氮充注量、蓄冷板传热面积和蓄冷板装载量都对蓄冷配送箱蓄冷特性有影响；箱内空气的降温速率随着液氮充注量和蓄冷板传热面积的增大而增大，蓄冷板装载量对降温速率产生的影响不大，当液氮充注量为14 kg、蓄冷板传热面积为0.12 m2时，降温速率可达最大值；箱内蓄冷板的蓄冷效率随着蓄冷板的传热面积和装载量的增大而提高、随着液氮充注量的增大而降低，当液氮充注量为6 kg、蓄冷板传热面积为0.12 m2和蓄冷板装载量为70%时，蓄冷效率可达最大值。研究结果可对蓄冷配送箱冷源引入的优化提供参考。     

基于传热传质的荔枝预冷果温和质量损失率预测

为掌握荔枝预冷过程传热传质规律,以果蔬气调保鲜试验平台为研究对象,依据热力学和水分迁移理论,建立了荔枝果实预冷过程传热传质数学模型,获得了果实在预冷过程中温度、质量损失率等参数的变化情况,分析了果实质量、初始温度对预冷时间、质量损失率变化的影响。经计算发现,同一堆放方式下,荔枝果实质量越大,果实失水速率越小;当荔枝果实质量为10 kg时,果实平均温度从25℃降至5℃约需350 min,平均质量损失率为2. 16%;果实初始温度低,可以减缓果实质量损失率上升。经试验验证,计算结果与模拟结果吻合较好,对应时刻果实温度最大偏差为2. 8 K,平均相对误差为13. 1%;质量损失率计算值与试验值最大偏差小于0. 3%,平均相对误差为10. 7%。     

果蔬热处理传热过程的数值模拟及验证

为了研究果蔬采后热处理过程的传热机理,建立了柱状与球状果蔬热处理的普适传热模型,对模型进行了数值模拟及试验验证。结果表明：所建模型能够准确预测多种边界条件下柱状与球状果蔬热处理时的组织温度变化及动态响应,柱状及球状果蔬的模型预测值与实测值的平均相对误差及均方根误差均低于5%。热水浸泡法与热空气法的对比试验表明：达到相同的热处理效果,伊丽莎白香瓜热水浸泡法的处理时间仅为热空气法的35%～50%;热水浸泡法中香瓜果实的表面换热系数为190～250 W/(m2·℃),而在热空气法中仅为10～30 W/(m2·℃