一、场协同理论指导下的强化换热（论文文献综述）
于克成[1]（2021）在《农宅采暖烟道烟气流动换热理论及实验研究》文中研究表明采暖烟道作为北方农村地区的主要采暖结构已有超过千年的历史。居民利用生物质燃烧产生的烟气作为载热介质在采暖烟道中流动换热,来改善室内热环境。但是目前对于农村采暖烟道系统的建造和运行,多基于村镇工匠的经验积累,缺乏系统性的设计和运行依据,同时缺少强化农村采暖烟道流动换热的指导策略。本文针对采暖烟道的流动换热特性以及强化换热展开研究,为农村烟道的实际建造设计和高效运行提供依据。通过分析热压和风压对采暖烟道烟气流动的影响,基于烟气顺风正向流、逆风正向流以及逆风反向流三种模式的流动特征,构建了采暖烟道建造依据及约束条件。顺风正向流时,热压和风压都会对烟气的流动产生促进作用,且流量对风压变化的敏感性更高;逆风正向流时,需要考虑风压对流动的抑制作用,满足相应的约束条件;逆风反向流时,烟气会反向流动进入室内,应避免该流动的发生。因此在采暖烟道的实际设计建造过程中,应将采暖烟道出口置于屋顶的背风处,与出口处的周围环境形成负压,以保证烟气流动为顺风正向流;如流动为逆风正向流,则在采暖烟道建造时,根据不同的城市,给出了需满足避免倒流的临界高度,以防止逆风反向流的发生。大连、沈阳、长春以及哈尔滨的采暖烟道避免倒流临界高度分别为2.6m、1.7m、1.7m和2.6m。实验研究了不同结构的垂直采暖烟道烟气的流动换热过程。结果表明:随着采暖烟道挡板数的增加,换热效果会逐渐增强。在保证烟气自然流动的前提下,当挡板数从2增加到8时,换热效果提升了23.48%。烟道厚度的增加会降低烟气与壁面的换热效率,当烟道厚度从0.1m增加到0.3m时,烟气流动换热效果降低了35.64%。针对于家镇五家村一典型农宅火炕水平烟道的流动换热过程进行了实际测试,实测结果表明:采暖烟道烟气的流动过程温度变化较大,进出口处的烟气平均温差为173.5℃。同时烟气出口处温度最高为106.6℃,最低温度为77℃,排烟热损失较大,有很大的节能潜力。根据实验结果,考虑了生物质烟气密度、比热、粘度以及导热系数等物性参数随温度的变化,研究建立了采暖烟道内烟气的对流-辐射耦合换热模型及求解方法。通过模拟与实验结果对比,垂直采暖烟道与水平采暖烟道的壁面热流平均误差小于6%,壁面温度平均误差小于9%,证明了模型的正确性。进一步模拟分析采暖烟道中烟气流动的对流与辐射换热特性。对于垂直采暖烟道,壁面热流会随着室内侧壁面厚度的增加而显着降低。因此在保证墙体强度的前提下,应减少室内侧的墙体厚度;增加20mm保温层厚度会带来8.5%的壁面热流提升,此后继续增加保温层厚度,壁面热流基本不变,实际应用中结合经济性考虑可以认为20mm为最佳的保温层厚度。当烟道的高度宽度比在10-20之间时,换热效果最佳。对于水平采暖烟道,增加壁面厚度会使壁面热流下降,当壁面厚度为0.1m时的换热效果较好。对于长度为3m的水平采暖烟道,当烟道的长度高度比在25-50之间时,换热效果较好。所得结果为农宅采暖烟道设计及规范的提出,给出了理论依据。进一步对采暖烟道内部结构进行了研究。通过确定采暖烟道内强化传热的结构指标,基于场协同理论,分析了不同烟道结构内挡板的传热特性及阻力特性,提出了不同结构采暖烟道内最佳的挡板几何结构参数。结果表明,对于点式结构、顺排式结构、插排式结构以及折返式结构分别在挡板个数分别为9、6、5、4时以及挡板宽度与烟道宽度的比值为0.075、0.075、0.15、0.075时的综合性能表现最好,所得结果为采暖烟道内部结构强化传热的设计,给出了技术支撑条件。基于本文的实验结果与模拟计算结果,提出了一种新型火炕-烟道墙联合系统,拓展了采暖烟道在农宅中的应用。对农宅建筑的换热过程进行了建模计算,研究了不同烟道供暖系统、不同墙体以及不同城市条件下的联合系统对室内热环境的作用。研究结果表明,与仅采用火炕供暖相比,使用火炕-烟道墙联合系统后,农宅室内平均温度从12.54℃提升到了19.91℃,证明联合系统可以改善室内热环境,节省生物质燃料的消耗。本文的研究工作,不仅为采暖烟道在农宅中的设计应用提供了理论指导和技术支持,同时为强化烟气流动换热提供了设计依据。此外,提出的火炕-烟道墙联合系统拓展了农宅采暖烟道的应用方式,为农宅采暖烟道节能设计提供了新的思路与方法。
李飞[2]（2021）在《多孔结构微通道强化传热研究》文中指出随着电子设备向着集成化、微型化的发展,其功率密度越来越高,由此引发的一系列热问题严重影响了电子设备的稳定性。微通道散热技术作为一种高效的散热技术手段,在高热流密度的电子设备散热中有着巨大的潜力。提高微通道换热性能的手段也越来越多,但这些方法存在着一个不可忽略的问题,即提高微通道换热能力的同时必然会带来微通道压降的提升,从而增加泵功消耗。为了缓解这种问题,本文将换热器领域常见的肋片与多孔介质相结合,并通过肋片的排布方式、形状及微通道结构三个方面探究提升微通道综合性能的方法,为电子设备的散热技术探索了新方案。首先,本文采用数值模拟的方法研究了带有固体和多孔结构肋片的微通道的传热特性和流动特性,研究了不同的肋片布局方式对微通道传热流动的影响。结果表明,具有固体和多孔肋片的微通道的热性能要比没有任何肋片的微通道的热性能好得多,但同时压降也有较大的上升。此外,在相同的肋片布局下,固体肋片微通道的压降和摩擦系数大于相应多孔结构肋片微通道的压降和摩擦系数,且当用多孔结构肋片替换固体肋片时,肋片位于微通道中间、对称和交错分布于两侧的微通道压降分别降低了约67%,57%和12%。从速度和流线分布上可以观察到固体肋片后方形成了漩涡和二次循环流,并且多孔区域中出现了非均匀分布的速度,这都加剧了流体的混合,增强了流体的扰动,进而提高了对流换热性能。此外,还运用场协同原理分析了不同微通道速度场和温度梯度场的协同性,具有多孔结构肋片的微通道显示出更好的协同作用。在综合性能评估上,具有对称多孔结构肋片和交错多孔结构肋片的微通道表现出了最佳的综合热力和水力性能。其次,本文在微通道内设置了一系列不同截面形状的肋片,包括圆形、正方形和正六边形,并研究了截面形状对微通道内传热和流动性能的影响。同时,本文基于六边形截面肋片在微通道内应用了分形结构,并对六边形截面肋片与分形结构肋片的传热与流动特性进行了比较。从传热特性来看,固体圆形截面肋片的微通道努塞尔数最小,传热性能最差;多孔分形结构肋片微通道的努塞尔数最大,换热性能最好。在相同肋片形状下,多孔结构片可以增加微通道的努塞尔数,但效果不显着。分形结构能显着改善微通道的传热性能。从流动特性来看,在所有固体肋片的微通道中,具有固体分形肋的微通道表现出最强的传热性能,但其压降最大,其次是具有圆形截面肋片、正方形截面肋片和六边形截面肋片的微通道。分形结构虽然能强化微通道的传热,但与六边形肋片相比,具有固体分形结构的微通道的压降增加了108.4%～140.8%。用多孔材料代替固体肋片后,圆形截面肋片、正方形截面肋片、六角形截面肋片和分形结构肋片的微通道压降分别降低56.5%～59.7%,66.5%～67.7%60.5%～61.5%和81.1%～81.7%。综合性能方面,多孔分形肋片微通道的j/f因子保持最大,综合性能最好。最后,针对双层微通道的强化传热问题,研究了沿流动方向肋片尺寸的变化、多孔肋片的孔隙率变化以及上层肋片尺寸的变化对双层微通道传热和流动特性的影响。从沿流动方向肋片尺寸变化的影响来看,当肋片尺寸沿流动方向逐渐增大时,肋片尺寸的变化对微通道的传热和流动性能影响不大,双层微通道的综合性能没有得到改善。对于具有多孔肋片的微通道,当肋片的孔隙率沿流动方向变化时,与孔隙率保持不变的微通道相比,其传热和压降基本保持在同一水平,综合性能相近,沿流动方向改变孔隙率也不能有效地提高双层微通道的综合性能。对于多孔肋片微通道,与上下层肋片尺寸相同的双层微通道相比,上层肋片尺寸较小的微通道传热性能略有下降,但压降明显降低,j/f因子提高了 8.2%～10.8%,综合性能得到有效提升。因此,通过在双层结构微通道中添加肋片强化换热的同时,将上层通道肋片尺寸适当减小有助于提高双层微通道的综合性能。
刘雨[3]（2021）在《斜波纹板式换热器强化传热研究》文中进行了进一步梳理板式换热器板片结构多样,寻找一种“高效低阻”板型结构,始终是研究者关注的重点。以蓝科高新装备公司提供的斜波纹换热器作为研究对象,通过数值模拟和实验测试相结合的方法,得到流动与传热的关联式。基于场协同理论对流场进行可视化分析,定性描述不同板型结构之间协同性的变化。借助数值模拟软件ANSYS Workbench对板式换热器流动与传热过程以及对初始结构进行参数化分析研究,寻求换热与压降的最佳配合关系,为板式换热器的优化设计提供参考。具体研究内容和结论如下:（1）搭建斜波纹板式换热器水～水传热与流动的测试试验平台,对斜波纹板式换热器试验研究,基于最优化原理对试验数据处理,并用最小二乘法拟合出流动传热的关联式,为验证数值模拟的可靠性提供了依据。（2）在小间隙板式换热器通道内网格质量差,导致浮点溢出无法计算。用Poly-Hexcore划分网格方法,有效解决了网格质量差的问题,同时还有效降低网格总体数量,进而减少了求解时间;采用CFD数值模拟方法,研究分析同一条件下,各种湍流模型计算结果,最终选择适合板式换热器结构的k-?RNG模型,误差最小仅为1.65%;用HTRI核算值和试验值验证Fluent数值模拟结果可靠性,发现HTRI核算值和CFD软件模拟值与实验值之间的误差分别仅为1.65%和1.26%,验证了数值模拟的可靠性,为后续工作奠定了基础。（3）基于场协同理论,分析不同板型结构下速度场、热流场和压力场之间配合的好坏。速度矢量和温度梯度矢量的夹角尽可能小可以提高强化传热效果,在提高场协同效果的同时还要考虑尽可能降低阻力消耗,使其压力矢量与速度矢量的协同角变小,为板式换热器的强化传热提供了理论依据。（4）为实现板式换热器的“高效低阻”,基于响应面分析法对RS板式换热器进行强化传热优化。首先,将三维模型和速度进行参数化,对参数化数据进行合理的约束;其次,将参数化模型和流速在流场中优化求解分析,确定优化的目标函数,选择适合本模型的优化方法和DOE试验方法。最后基于响应面法进行强化传热分析,得出在努塞尔数仅降低6.99%,摩擦系数可下降31.92%的优化结果,还到了高效低阻的设计构想,本优化方法为以后换热器的优化设计提供了理论参考。
余正锟[4]（2020）在《质子交换膜燃料电池波浪形流场设计及优化》文中提出质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种通过清洁燃料发生电化学反应产生电能的设备。由于其具有用途广、效率高、可靠性强和无污染等优点,被广泛应用于汽车、船舶和便携式设备等民用和军用设施上。双极板作为燃料电池核心部件,承担着流体分配、冷却散热等任务,其流场设计直接影响电池的传热传质性能。采用传统流场的PEMFC在高电流密度下运行时往往存在传质不佳、催化层内部水淹及温度过高等问题,使得电池的输出性能急剧下降。因此,本文在传统流场的基础上提出了新型的气体流场和冷却流道来强化PEMFC的传热传质能力。首先,本文提出了一种新型的波浪形平行流场,利用CFD方法建立了燃料电池的数学模型,分析了新型流场波浪长度（s）和波幅（a）尺寸对燃料电池输出性能、氧气分布、电流密度分布、液态水分布、流场压降及净输出功率的影响,优化了新型流场波浪长度和波幅尺寸。结果表明:较小的波浪长度和较大的波幅能够有效改善PEMFC的传质和水淹问题,其强化传质机理是由于在低氧区域,流场内部的气体流速要明显高于其余设计从而加速氧气的扩散速率。此外,在0.6V工作电压下,当波浪长度和波幅分别为4 mm和0.8 mm时燃料电池性能达到最佳,波浪形平行流场的净输出功率相比于传统流场最高可提升34.75%。其次,为了强化PEMFC的传质能力,提出了一种三维结构波浪形流道。研究了三维流道结构中波浪长度（λ）和最小高度（h）对燃料电池输出性能、氧气分布、电流密度分布、液态水分布的影响,优化了三维流道的波浪长度和最小高度尺寸。结果表明:与传统直流道相比,三维结构波浪形流道能够在垂直电池平面的方向上引入对流传质,促进了氧气和电流密度在催化层中的均匀分布,强化了电池的排水能力。此外,当三维结构波浪形流道的波浪长度和最小高度分别为2 mm和0.45 mm时,燃料电池性能达到最佳。在0.4 V电压下,采用三维流道结构的PEMFC电流密度比采用传统直流道的PEMFC提升了23.8%。最后,提出了一种基于场协同理论的新型波浪形冷却流道结构。将冷却水速度梯度与温度梯度间的夹角作为协同角（θ）,分析了协同角对膜电极内温度分布、最高温度、温度均匀性指数（IUT）及流道内压降的影响,并对冷却流道的场协同角进行了优化。计算结果表明,当采用协同角为30°的设计方案时波浪形冷却流道换热性能达到最佳,温度均匀性指数相比于传统冷却流道最大提升了53%。
包晓琳[5]（2020）在《幂律流体螺旋管内流场与温度场协同优化研究》文中进行了进一步梳理石油开采工程中得到广泛应用的聚合物驱油技术得益于幂律型非牛顿流体高粘度、低热导率的性质,比普通水驱采油率高。同时螺旋形通道相对于常规直管通道剪切降解作用小,管内聚合物溶液处于高粘度下,进一步促进采油量。因此,深入探究幂律流体在螺旋管内流动换热特性是工程应用的基础,为实际换热技术的研究提供理论依据,对适应经济发展满足节能需求具有重要的现实意义。本文选用工程常见幂律流体CMC水溶液作为流动介质,参照实际非牛顿流体复杂物理性质,设定研究介质粘度、热导率为随温度变化的变物性参数。模型建立完成并经网格独立性验证,运用CFD软件对螺旋管内非牛顿幂律流体流动阻力和传热特性进行数值模拟研究,把本文数值模拟结果与文献的关联式计算结果进行对比,验证本文数学模型和模拟计算方法的合理性,然后针对三种不同螺旋管道流动工况、结构参数和相对粗糙度对沿程阻力系数和传热努塞尔数的影响,绘制两种系数变化规律的曲线图,并运用流动传热场协同进一步建立协同角与雷诺数、努塞尔数间联系,全面分析温度场与速度梯度场协同程度。在场协同原理分析典型螺旋管流动与传热规律的基础上,对本文典型螺旋管结构提出六种改进模型,定性分析卡槽结构尺寸和卡槽形状对于管内流动换热过程的影响,运用CFD进一步模拟不同卡槽结构下管内速度场、压力场和温度场分布情况,采用流动传热综合性能评价因子为指标对管道性能优劣进行评价,同时以云图的形式直观反映管内各处协同角数值大小。研究结果表明,层流工况下,螺旋管曲率增加会导致沿程阻力系数和传热努塞尔数都增大。这主要是因为曲率值与螺旋管扭曲程度有直接关系,管道扭曲程度增大带来的扰动作用阻碍流动同时削弱边界层厚度,使得流阻增大热阻减小。而且流体处于层流流动状态时,随雷诺数变化,沿程阻力系数和努塞尔数变化规律刚好相反,阻力系数减小,努塞尔数增大。湍流时能量损失受到雷诺数和管壁相对粗糙度共同影响,流速越大管壁越粗糙,换热效果反而越好。从场协同视角分析看,协同角大小与曲率值呈反比关系而与雷诺数呈正比,也就是说管道弯曲程度越大或流体流动速度越慢,温度场与速度梯度场协同角越小,两场协同程度越好;卡槽结构形状和尺寸变化都会直接影响管内对流换热情况,但槽进深的改变相对于同尺寸卡槽宽度来说对流动传热综合性能评价因子影响幅度更大。此外,流速增大,综合性能评价因子呈规律性变化。随雷诺数逐渐增大,评价因子先减小后增大再减小最后趋于稳定。场协同角分布云图显示,管道入口段协同角数值整体最小,随流动进行,角度慢慢变大。本文以场协同理论为基本出发点,基于先进的计算机手段,在数值模拟技术支持下,对幂律型非牛顿流体在螺旋管通道内部流动与换热过程进行探讨分析。目的在于研究管道内流动换热影响因素和沿程阻力损失及热量传递机理,并进一步运用流场与温度场协同原理综合评价管内对流换热程度,探索结构参数对整体强化换热性能的影响,从而优化管道设计,提高经济效益。
王群[6]（2020）在《电场强化换热管对流传热场协同分析》文中研究表明强化传热技术多应用于电力、化工、冶炼等产业,其中强化对流换热的研究领域较为广泛。主要是对换热器的效率性能的改进,这有利于能源的充分利用,而且对生态环境保护也起着重要的作用。近几十年,研究学者在这个换热器这领域做了深入的研究,如各类强化异型管开发与应用,对提升传热效率有很显着的效果。但是随着人类社会发展,对能源的高效利用的迫切需求,各式各样的强化方式应运而生。电场（EHD）强化作为一种有源强化方式,有着强化效果明显,设备简单,耗能小等优点,是目前被重点研究的新方法和新手段之一。由于其强化机理较为复杂,还需更进一步的研究。本文创新性地将电场（EHD）有源强化和不同的异型管无源强化相结合,应用FLUENT提供的用户接口 UDF,用C语言编写电场方程,将模型导入FLUENT中对雷诺数（Re=600～1800）和雷诺数（Re=12000～36000）两种流动状态下进行数值模拟。得出不同电场电压、流量等参数下换热管内速度分布、温度梯度分布、压力梯度分布。并且应用场协同理论对电场、流场及热场三者协同性进行分析。得出电场对圆管、横纹管和波纹管管内对流换热流场中热流、质量流和流体流动驱动力之间的协同关系及其所反映的强化传热机理。得到以下结论:在三种换热管中布置电极施加电场,电场产生的电场力作用于管内流体从而增强扰动,形成小的漩涡,将热壁中的热量传递至主流中来促进传热,并且使换热管流场中矢量速度和温度梯度协同角β减小二者协同性增强,管内对流换热效率明显提高。与此同时使管内压降增大,矢量速度和压力梯度协同角θ增大二者协同性变差,管内流阻增加。由模拟换热管两种流动状态下对流换热,所得的努塞尔数Nu和流动阻力系数f,计算电场强化系数没和综合评价系数/>EC,发现电场对三种管型在电压OkV～40kV下均使换热效果增强,在较低的雷诺数对流换热有更好的强化效果,而更的高雷诺数流体中惯性力大,电场力推动流体的阻力增大,强化效果不明显。仅从换热角度来说,波纹管的电场强化系数Sf最大可以达到6.36,横纹管可以达到5.73。综合评价三种换热管的换热效果,横纹管换热效果最好,在一定条件下PEC在1.1～5.75之间;其次是圆管PEC在0.99～4.76之间;波纹管换热效果增强的同时流阻增幅也很大,PEC在0.67～4.19之间。
王际辉[7]（2020）在《基于EHD效应的电晕风强化对流换热研究》文中研究表明半导体元器件是当今电子信息时代的硬件基础,可靠性至关重要;但随着工作温度的升高,其故障率几乎呈指数级增长。在元器件的散热过程中,空气侧热阻一般是所有热阻中最大的一环,对流换热亟需强化。基于电流体动力学（EHD）效应的电晕风技术可以大幅提高对流换热系数,同时又规避了传统风扇的一些缺点,因此得到了广泛的研究。它的基本原理是利用曲率半径很小的发射极和尺寸较大的集电极组成一个EHD装置;当发射极上施加足够高的电压时,其周围空气被电离,并在电场力的作用下形成吹向集电极的电晕风。本文依托国家重点研发计划,为满足高效高可靠的散热需求,依次开展了电晕风强化对流换热的机理研究、实验研究和应用研究。在机理研究中,通过数值模拟得到了线-板式电极结构中的电场、速度场和温度场。基于对流换热的场协同理论,在不同条件下量化分析了速度和温度梯度两个矢量间的夹角,又称协同角。热沉壁面温度分布由空气流速和协同角共同制约。提高流速或减小协同角均可以强化对流换热;当流速很低时,协同角对换热性能起着决定性的作用。在实验研究中,发射极采用线电极,集电极为一个渐扩的双肋片热沉,这也是一种线-板式电极结构。变量参数为:电极电压、电压极性、线基距（线电极与肋基的距离）、线电极直径、肋夹角和加热功率。目标参数为:电晕电流、电晕风速、对流换热系数强化比（ER）以及EHD装置的性能系数（COP）。同时利用数值模拟来分析参数变化对实验结果的影响机制。有些实验参数的影响规律非常清晰,如升高电压或减小线径总能增大电晕电流,提高电晕风速,增强对流换热。但线基距的变化对换热的影响较为复杂,随着线电极从肋基向热沉开口端移动,对流换热系数先增大后减小。另外,肋夹角的变化改变了电极间距和流道尺寸,同时影响了电晕放电和空气流动,使换热性能表现出不同的特点。本文分别从流动特性和场协同两个角度分析了对流换热性能变化的原因。EHD装置的能效可以用COP来评价,它是对流换热的热流量与电晕功耗之比。本文中电晕功耗对COP具有决定性的影响,电晕功耗越低,COP越高。然而,电晕功耗低意味着电晕风弱,这导致最高COP和最大ER无法兼得。本EHD装置的电晕功耗非常低,故不必追求过高的COP。提高对流换热系数可以降低热沉成本并延长电子元器件的寿命,这也是整个系统经济性的体现。实验中得到的最大ER为4.17,最高COP为144.3。在最后的应用研究中,使用一个12肋的太阳花热沉作为集电极,与一片LED光源组装成一盏灯具。12根线电极分别置于太阳花热沉的每个肋间隙内,进行电晕风强化LED灯具对流换热的实验研究。实验有两个目的,一是得到电晕风强化对流换热的性能,二是验证电晕放电中的高电压和电流脉冲是否影响灯具原本的光学参数。结果表明相比自然对流,电晕风将对流换热系数最大提高了2.14倍;而且由于光源温度降低,其光效和电光转化效率也有所提升。通过对照有无电晕风时光源的光谱分布、色品图和相关色温,未发现放电过程对灯具的光学参数造成影响。
崔欣莹[8]（2020）在《强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究》文中认为随着全球能源紧缺和环境污染问题的加剧,开发和利用可再生清洁能源、提高能源利用率成为世界能源发展的趋势。换热器是工业生产过程中的重要过程设备,其性能对系统有举足轻重的影响。印刷电路板式换热器（PCHE）具有结构紧凑、换热效率高、耐高温高压等优势,在核能、太阳能、航空航天、石油天然气开采、化工等多个领域有广阔的应用前景。超临界二氧化碳（S-CO2）在拟临界点附近物性参数发生剧烈变化,引发复杂的换热和流动现象,使得传统的换热计算和设计理论不再适用。研究强变物性流体在微通道内的对流换热特性,研发新型高效紧凑的PCHE换热结构,对实现能源高效利用和可持续发展具有十分重要的意义。本文首先对强变物性流体在单个强化通道内的对流换热进行模拟研究,通过场协同理论和二次流分析揭示其换热强化机理;其次研究了强变物性流体在冷热双通道内的耦合换热特性,采用向量分析和统计分析的理论方法,结合数值模拟,分析了局部换热系数非均匀分布对整体性能的影响,并提出相关的优化设计方法;研发用于PCHE的换热强化结构——两种新型的翼型翅片,通过模拟计算对S-CO2在新翼型翅片PCHE内的流动换热特性进行了分析,并在S-CO2换热试验平台上对换热器整体性能进行了测试,根据试验和模拟结果总结了局部换热流动经验关联式;此外研究了换热器性能对强变物性流体多级换热系统的影响,总结了换热系统优化设计规律。采用场协同理论和二次流对弯曲通道内的对流换热进行分析,结果表明,弯曲通道的拐角可以增强对内部流动的扰动,有效强化换热;另一方面,与直通道相比,弯曲通道内流体的速度场和温度梯度场分布改变,两场的协同度提高,换热得到强化。在拟临界点附近,S-CO2的物性参数发生剧烈变化,强化局部换热。考虑到物性变化和通道结构对内部对流换热的综合影响,提出采用De/Gr*来表征弯曲通道内离心力与浮升力影响的相对大小。使用S-CO2流体研究冷热通道内强变物性流体的耦合换热特性,通过向量分析和统计分析的方法分析局部换热系数的沿程分布,推导出分布协同角与总体不均匀度两个参数,结合数值模拟研究发现:提高两侧局部换热系数的分布协同度（即增加两侧换热系数沿程分布的相似度）,减小分布的总体不均匀度,能够有效提高总体换热性能。开发出两种用于PCHE的新翼型翅片,数值模拟分析的结果表明:与已有的NACA 0020翼型翅片相比,其中一种新翼型翅片的换热和流动性能均有提升,综合性能提高;另一种新翼型翅片的流动阻力显着降低,高雷诺数条件下综合性能优异。翅片的交错排布和优化的外形结构能够减弱边界层的影响,改变速度场、温度梯度场及两场的协同度,强化换热性能;流线型的翼型结构可以有效减小流动阻力。对新翼型翅片PCHE中超临界压力CO2与水的换热进行了试验测试,实验发现,与CO2侧流量相比,CO2侧入口温度对整体性能的影响较小;在入口雷诺数范围为1000034000的工况中,CO2压降总体保持在较低水平（小于CO2侧运行压力的0.25%）;增加CO2侧压力可以提高换热量并减小压降,当CO2侧压力从7.62 MPa提升至8.65 MPa时,换热量增加约30.51%,压降减小约23.44%。与之字形通道PCHE试验数据的对比结果表明,在换热量相差不大的情况下,新翼型翅片PCHE的压降仅为之字形通道PCHE的1/61/5。结合数值模拟对新翼型翅片PCHE内局部换热流动特性的分析发现:在拟临界点附近,CO2的换热得到有效强化;努塞尔数和摩擦系数随温度的变化趋势在拟临界点前后有明显差异,设计过程中应分别考虑。最终根据试验数据和模拟结果,总结出适用于新翼型翅片PCHE中CO2冷却工况下的局部努塞尔数和摩擦系数关联式。对烟气余热回收系统进行了研究,从热力学第一和第二定律角度进行了综合分析。对伴随烟气冷凝的两级换热系统进行研究发现,在设计过程中,将物性变化规律不同的流体工况放置在不同换热设备中,即将物性变化拐点安置在上下游换热器的连接处,有利于针对流体物性和换热表现对换热器进行优化,从而提高系统性能。本文按照“单个弯曲通道——两侧耦合——新型PCHE换热通道——分级换热系统”的顺序,对强变物性流体的换热流动开展了逐步深入的研究。研究揭示了强化通道内变物性流体的流动规律及换热机理,提出指标数衡量通道结构与物性变化对换热的影响;创新性地从分布协同的角度,研究并揭示了强变物性流体两侧耦合换热的强化机理;研发出新型高效紧凑的PCHE通道结构,并对新型PCHE进行了试验测试,总结了相关的经验关联式;从传热学和热力学的角度,对强变物性流体的分级换热系统优化设计进行了研究。本文工作可为强变物性复杂工质的传热流动机理研究、换热强化和通道优化设计、高效紧凑式微通道换热器研发等提供理论指导和技术支持。
吴顺利[9]（2020）在《太阳能腔体式泡沫金属吸热器热学特性研究》文中提出吸热器是太阳能热利用系统中的核心模块,其光热转化效率是评价吸热器性能的主要指标,并影响整个系统的热利用率。多孔介质——泡沫金属由于其优良的三维导流结构、较好的导热性、较高的孔隙率和比表面积,因此具有较好的强化换热性能,是理想的吸热体材料。空气吸热器由于其工质来源广、无污染、出口无温升限制而被广泛应用;但受聚焦辐射能影响较大,易形成热斑而被损坏。本文以泡沫铜为吸热体与空气吸热器相结合有利于提高吸热器光热转化效率,降低吸热器热损坏。本文以孔密度为10PPI、20PPI和30PPI,孔隙率分别为95.12%、94.51%和95.46%的泡沫铜作为碟式聚光集热器的主要吸热体;采用实验、数值计算和理论分析的方法,研究分析了,空气流经泡沫金属时流体流动特性、泡沫铜碟式聚光器集热器光热转化效率及强化传热性能;如下:（1）为研究空气流经泡沫金属时流动特性,本文采用面心立方、蜂窝状和立方体三种等效模型,利用FLUENT在不同流速下,压降、摩擦因子等流动特性进行数值模拟;设计并搭建了一套风管式压力测试系统,对三种不同参数的泡沫铜,进行了单一和梯级叠加实验研究。结果表明:压降与入口速度呈二次线性关系,修正后摩擦因子与速度呈负相关;单一等效模型无法精确预测泡沫结构流动特性;梯级叠加后的泡沫金属内部扰动增强,单位压降增大。（2）为研究以泡沫铜为吸热体强化传热性能,本文设计并制造了可拆卸式碟式聚光吸热器,搭建光热转化实验平台。研究了不同孔密度、不同辐照度和工质流量下泡沫金属吸热器的光热转化效率;提出单位入射功率温度增长量ζ和泡沫金属单位体积效率增长率ψ,用于描述泡沫金属强化传热性能。研究表明,相同辐照度、流量下,吸热器光热转化效率随着孔密度的增加而增加;相同孔密度、辐照度下,效率随着流量的增加而增加,效率最大值为87.61%,比无泡沫金属时效率增加了35.04%;相同孔密度、流量下,光热转化效率随着辐照度增加而下降。单位体积效率增长率ψ随着流量和孔密度的增加而增加;单位入射功率温度增长量ζ随流量的增加不断减小。引入场协同原理分析了不同流量下泡沫金属内部速度场与温度场的协同效果,表明,相同孔隙率下,场协同系数随雷诺数的增加而减小;在泡沫金属内部场协同数呈波动性增加。
孙小姣[10]（2020）在《涡流发生器强化换热流动及换热研究》文中研究表明将涡流发生器布置在换热管道内表面来进行对流换热,是目前被广泛应用的被动强化对流方式之一。当流体通过加装涡流发生器（Vortex Generator,VG）的换热管道时会产生涡结构,导致流体边界层被破坏,从而达到强化换热的效果。本文采用Fluent大涡模拟（Large eddy simulation,LES）为主,粒子图像测速（Particle image velocimetry,PIV）实验为辅的方法,首先验证了利用大涡模拟方法得到湍流流动中涡流发生器后方细微的涡结构和流动图像的可行性,然后通过在矩形通道内布置不同攻角的弧形和梯形涡流发生器,研究了其对流场和换热的影响以及流动与换热之间的相互作用机制。具体内容如下:（1）涡流发生器对流动的影响:通过研究涡结构的分布、涡强度及流场中的速度、湍动能、湍流耗散率来可视化涡流发生器引起的流场变化。结果表明,涡流发生器后方存在四种涡结构,四类涡旋结构在空间上所占位置有所不同,不同的涡结构对强化换热具有不同的贡献;初级反旋涡对换热效果的强化作用优于次级反旋涡对,发卡涡能够更好的维持反旋涡对的存在,从而提高换热效果。（2）涡流发生器对流场换热的影响:分别研究了不同的雷诺数和攻角对涡流发生器的强化换热的影响,记录了强化换热效果（努塞尔数的提高）以及流动阻力,并分别利用无量纲数f/f0,Nu/Nu0和PEC数描述了涡流发生器的流阻特性、强化换热性能和综合换热性能。同时拟合出了努塞尔数和阻力系数针对涡流发生器结构参数和流动参数的相关表达式。结果表明,涡流发生器强化换热的效果随攻角和雷诺数的增加而增加;攻角为45°的梯形涡流发生器在所有工况中显示出了最好的换热效果和综合性能,PEC可以达到1.65-1.43;攻角相同的情况下,矩形通道内加装梯形涡流发生器时的换热效果优于加装弧形涡流发生器时的换热效果。（3）涡流发生器强化换热的流动对换热的影响机制:对涡结构及努塞尔数的分布进行了比较,对二次流强度对换热效果的影响和场协同理论进行了分析来揭示涡流发生器的流动及换热之间的相互作用机制。结果表明,涡结构与法向温度梯度分布具有非常好的一致性,说明发卡涡对热量在法向方向的传递作用较大;二次流强度越大,越有利于强化传热,同时矩形通道内阻力系数也增大;通过对矩形通道涡流发生器后方截面局部场协同角θ和努塞尔数Nu的分析与比较,发现场协同角较小区域的努塞尔数较大;涡流发生器诱导产生的涡结构能够提高速度场和温度梯度场的协同性,最终影响换热效果。本论文有图35幅,表8个,参考文献65篇。
二、场协同理论指导下的强化换热（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、场协同理论指导下的强化换热（论文提纲范文）
（1）农宅采暖烟道烟气流动换热理论及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 物理名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2.1 课题背景 |
| 1.2.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 采暖烟道在农宅中应用 |
| 1.3.1 垂直采暖烟道的应用现状 |
| 1.3.2 水平采暖烟道的应用现状 |
| 1.4 不同结构流道气体流动换热研究现状 |
| 1.4.1 垂直流道流动换热特性 |
| 1.4.2 水平流道流动换热特性 |
| 1.5 不同结构流道气体强化换热研究现状 |
| 1.5.1 垂直流道强化换热研究 |
| 1.5.2 水平流道强化换热研究 |
| 1.5.3 场协同理论在强化换热方面的研究 |
| 1.6 国内外研究现状总结 |
| 1.7 论文的主要研究内容及技术路线 |
| 第2章 农村采暖烟道烟气的流动特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 北方农宅采用烟气的采暖方式 |
| 2.3 烟道端采暖的结构特点 |
| 2.4 采暖烟道内的烟气自然流动 |
| 2.4.1 热压对采暖烟道内部烟气流动的影响 |
| 2.4.2 风压对采暖烟道内部烟气流动的影响 |
| 2.4.3 热压和风压共同作用下的采暖烟道内烟气流动 |
| 2.4.4 采暖烟道内部烟气流动分析 |
| 2.5 采暖烟道内部烟气流动规律 |
| 2.5.1 顺风正向流的烟气流动规律 |
| 2.5.2 逆风正向流的烟气流动规律 |
| 2.5.3 逆风反向流的烟气流动规律 |
| 2.6 采暖烟道烟气倒流临界高度确定 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 农村采暖烟道热工实验及测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直采暖烟道热工实验 |
| 3.2.1 垂直采暖烟道实验台的搭建 |
| 3.2.2 测点布置及测试仪器 |
| 3.2.3 实验的相对不确定度 |
| 3.2.4 实验步骤 |
| 3.2.5 垂直采暖烟道实验结果分析 |
| 3.3 水平采暖烟道实际测试 |
| 3.3.1 水平采暖烟道测试对象 |
| 3.3.2 测点布置及测试步骤 |
| 3.3.3 水平采暖烟道热工性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 采暖烟道对流-辐射耦合换热模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 采暖烟道内流动换热的特点 |
| 4.3 烟气物性参数变化特征 |
| 4.3.1 生物质烟气的成分分析 |
| 4.3.2 生物质烟气物性参数特性分析 |
| 4.4 采暖烟道的热力过程分析 |
| 4.4.1 采暖烟道物理模型 |
| 4.4.2 热力过程分析 |
| 4.5 对流-辐射耦合传热模型 |
| 4.5.1 采暖烟道对流换热模型建立 |
| 4.5.2 采暖烟道辐射换热模型 |
| 4.5.3 边界条件的设置 |
| 4.5.4 网格无关性验证及模型验证 |
| 4.5.5 物性变化对换热效果的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 采暖烟道流动换热特性模拟及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 烟气的对流换热与辐射换热特性 |
| 5.3 垂直采暖烟道换热效果影响因素分析 |
| 5.3.1 墙体厚度对壁面热流的影响 |
| 5.3.2 保温层厚度对壁面热流的影响 |
| 5.3.3 烟道尺寸对壁面热流的影响 |
| 5.4 水平采暖烟道换热效果影响因素分析 |
| 5.4.1 壁面厚度对壁面热流的影响 |
| 5.4.2 烟道尺寸对壁面热流的影响 |
| 5.5 采暖烟道的设计尺寸推荐 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 采暖烟道的强化换热研究及结构优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 采暖烟道的场协同分析 |
| 6.2.1 层流流动换热的场协同模型 |
| 6.2.2 湍流流动换热的场协同模型 |
| 6.2.3 基于场协同理论的强化换热综合评价因子 |
| 6.3 农村采暖烟道强化传热的结构指标 |
| 6.3.1 点式烟道 |
| 6.3.2 顺排式烟道 |
| 6.3.3 插排式烟道 |
| 6.3.4 折返式烟道 |
| 6.4 农村采暖烟道的结构优化研究 |
| 6.4.1 点式烟道的强化传热结构指标优化 |
| 6.4.2 顺排式烟道的强化传热结构指标优化 |
| 6.4.3 插排式烟道的强化传热结构指标优化 |
| 6.4.4 折返式烟道的强化传热结构指标优化 |
| 6.4.5 农村采暖烟道的结构优选 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 火炕-烟道墙联合系统及在农宅中的应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 火炕-烟道墙联合系统的提出 |
| 7.2.1 新型烟道型复合墙体 |
| 7.2.2 烟道型复合墙体的热工性能测试 |
| 7.2.3 火炕-烟道墙联合系统 |
| 7.2.4 火炕-烟道墙联合系统对室内热环境的影响 |
| 7.3 应用火炕-烟道墙联合系统的农宅传热模型 |
| 7.3.1 围护结构的传热数学模型 |
| 7.3.2 室内空气的热平衡方程 |
| 7.3.3 建筑动态热过程的求解方法及模型验证 |
| 7.4 数值计算及模拟结果分析 |
| 7.4.1 不同墙体对室内热环境的影响 |
| 7.4.2 不同城市气候条件对室内热环境的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）多孔结构微通道强化传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 微通道流动传热特性研究 |
| 1.2.2 多孔介质在微通道中的应用 |
| 1.2.3 微通道几何形状及肋片形状研究进展 |
| 1.2.4 分形结构在微通道中的应用 |
| 1.2.5 双层微通道强化传热研究进展 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 第二章 研究方法介绍 |
| 2.1 研究方法 |
| 2.1.1 简介 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 计算流程 |
| 2.2 多孔介质理论 |
| 2.2.1 多孔介质的定义及参数 |
| 2.2.2 多孔介质控制方程 |
| 2.3 场协同理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多孔肋片及其排布对微通道流动传热的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型与边界条件 |
| 3.3 多孔肋片及其排布对微通道传热的影响 |
| 3.4 多孔肋片及其排布对微通道流动的影响 |
| 3.5 场协同分析 |
| 3.6 综合性能分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 肋片形状对微通道传热流动的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理模型和边界条件 |
| 4.3 肋片形状对微通道传热的影响 |
| 4.4 肋片形状对微通道流动的影响 |
| 4.5 综合性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 双层结构微通道强化传热研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型和边界条件 |
| 5.3 渐变式肋片尺寸对微通道的影响 |
| 5.4 渐变式肋片孔隙率对微通道的影响 |
| 5.5 上层肋片尺寸对微通道的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.2.1 微通道传热流动特性的实验研究 |
| 6.2.2 微通道均温性拓扑优化研究 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间主要成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）斜波纹板式换热器强化传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 问题的提出 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 板式换热器强化传热的数值模拟研究 |
| 1.2.2 板式换热器强化传热试验方法研究 |
| 1.2.3 板式换热器强化传热机理的研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 第2章 斜波纹板式换热器流动传热试验研究 |
| 2.1 实验目的 |
| 2.2 斜波纹板式换热器水~水换热实验设备 |
| 2.3 测量仪表与测量方法 |
| 2.3.1 测量仪表 |
| 2.3.2 测量方法 |
| 2.4 试验测试流程 |
| 2.5 试验测试数据采集系统 |
| 2.6 试验测试数据及计算公式 |
| 2.7 试验测试数据处理 |
| 2.7.1 数据处理方法 |
| 2.7.2 试验数据结果 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 斜波纹板式换热器数值模拟可靠性研究 |
| 3.1 小间隙下板式换热器网格划分 |
| 3.2 小间隙下板式换热器流动形态选择 |
| 3.2.1 流动模型的选择 |
| 3.3 近壁处理与壁面函数分析 |
| 3.3.1 近壁处理的意义 |
| 3.3.2 壁面函数的对比分析选择 |
| 3.4 斜波纹板式换热器的数值模拟 |
| 3.4.1 参数与边界条件的设置 |
| 3.4.2 板式换热器流场可视化分析 |
| 3.5 HTRI换热器设计软件核算分析 |
| 3.5.1 HTRI对板式换热器的核算分析 |
| 3.5.2 结果输出 |
| 3.6 CFD、HTRI和试验数值可靠性对比分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 板式换热器流道内的场协同分析 |
| 4.1 问题提出 |
| 4.2 场协同理论 |
| 4.2.1 基本理论 |
| 4.2.2 场协同数 |
| 4.2.3 场协同角 |
| 4.3 场协同角在物理场的可视化分析 |
| 4.3.1 速度场与压力场的协同程度分析 |
| 4.3.2 流场与热流场的协同程度分析 |
| 4.4 凹槽对强化换热的作用 |
| 4.4.1 二维凹槽结构涡形成过程 |
| 4.4.2 RS通道中涡的产生对场协同角度的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于响应面分析法的板式换热器结构优化设计 |
| 5.1 基于ANSYS Workbench优化设计 |
| 5.2 目标函数的设定 |
| 5.3 Design of Experiment选择方法 |
| 5.4 构建响应面 |
| 5.5 基于响应面法对参数进行分析 |
| 5.5.1 NSGA-Ⅱ优化算法 |
| 5.5.2 Minitab多元回归分析 |
| 5.6 优化前后流场对比分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（4）质子交换膜燃料电池波浪形流场设计及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 燃料电池工作原理 |
| 1.1.2 双极板功能及作用 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池进气流场研究 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池冷却流场研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 质子交换膜燃料电池的数学模型 |
| 2.1 基本守恒方程 |
| 2.1.1 质量守恒方程 |
| 2.1.2 动量守恒方程 |
| 2.1.3 能量守恒方程 |
| 2.1.4 组分守恒方程 |
| 2.2 电化学反应 |
| 2.2.1 电流守恒方程 |
| 2.2.2 Butler-Volmer方程 |
| 2.3 极化电压 |
| 2.3.1 活化极化 |
| 2.3.2 欧姆极化 |
| 2.3.3 浓差极化 |
| 2.4 膜电极内水传输 |
| 2.4.1 质子交换膜内水分传输方程 |
| 2.4.2 液态水传输方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 波浪形平行流场设计及优化 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 模型假设 |
| 3.1.3 边界条件和工作参数 |
| 3.1.4 网格独立性检验 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 波浪长度和波幅对电池输出性能的影响 |
| 3.3.2 波浪长度和波幅对氧气含量和气体流速的影响 |
| 3.3.3 波浪长度和波幅对电流密度的影响 |
| 3.3.4 波浪长度和波幅对液态水含量的影响 |
| 3.3.5 波浪长度和波幅对流场压降的影响 |
| 3.3.6 波浪长度和波幅对PEMFC最大净输出功率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三维结构波浪形流道设计及优化 |
| 4.1 模型建立 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 模型假设 |
| 4.1.3 边界条件和工作参数 |
| 4.1.4 网格独立性检验 |
| 4.2 模型验证 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 流道最小高度和波浪长度对电池性能的影响 |
| 4.3.2 流道最小高度和波浪长度对氧气含量的影响 |
| 4.3.3 流道最小高度和波浪长度对电流密度和温度的影响 |
| 4.3.4 流道最小高度和波浪长度对液态水体积分数的影响 |
| 4.3.5 三维结构波浪形流道的强化传质机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于场协同原理的强化换热冷却流道设计 |
| 5.1 场协同理论 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 模型假设 |
| 5.2.3 边界条件及其工作参数 |
| 5.2.4 网格划分 |
| 5.3 模型验证 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 协同角对温度分布的影响 |
| 5.4.2 协同角对最高温度的影响 |
| 5.4.3 协同角对温度均匀性指数的影响 |
| 5.4.4 流道压降 |
| 5.5 本章小结 |
| 结语 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（5）幂律流体螺旋管内流场与温度场协同优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 非牛顿流体流动换热研究现状 |
| 1.2.2 螺旋管道流动换热研究现状 |
| 1.2.3 场协同理论研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 幂律流体流动与传热理论基础 |
| 2.1 幂律流体简介 |
| 2.1.1 非牛顿流体定义 |
| 2.1.2 非牛顿流体流变特性 |
| 2.1.3 幂律模型 |
| 2.2 幂律流体流动与传热基本参数 |
| 2.3 流体流动与传热概述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 幂律流体螺旋管内流动换热数学物理模型 |
| 3.1 CFD数值模拟方法 |
| 3.1.1 模拟技术原理 |
| 3.1.2 模拟计算流程 |
| 3.2 幂律流体螺旋管内流动换热数学模型 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 湍流模型 |
| 3.2.3 量纲分析法 |
| 3.3 幂律流体螺旋管内流动换热物理模型 |
| 3.3.1 物理模型概述 |
| 3.3.2 边界条件设置 |
| 3.3.3 网格划分及独立性验证 |
| 3.4 数值模拟结果合理性验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 幂律流体螺旋管内流动换热场协同分析 |
| 4.1 场协同理论概述 |
| 4.1.1 场协同理论基本思想 |
| 4.1.2 场协同理论评价指标 |
| 4.2 幂律流体螺旋管内流动与传热特性研究 |
| 4.2.1 结构参数对管内流动换热的影响 |
| 4.2.2 流动工况对管内流动换热的影响 |
| 4.3 螺旋管内速度场与温度场协同模拟研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 幂律流体螺旋管内流动换热优化研究 |
| 5.1 螺旋管结构改进简述 |
| 5.2 改进后螺旋管内流场模拟分析 |
| 5.2.1 速度场分布 |
| 5.2.2 压力场分布 |
| 5.2.3 温度场分布 |
| 5.3 不同结构螺旋管内流动与传热综合性能评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（6）电场强化换热管对流传热场协同分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 强化传热研究现状 |
| 1.2.2 电场强化传热研究现状 |
| 1.2.3 场协同理论提出及研究现状 |
| 1.3 研究现状简析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 电场强化传热原理及场协同理论 |
| 2.1 电场强化传热模型 |
| 2.1.1 电场强化传热基本方程 |
| 2.1.2 电场强化传热电极模型 |
| 2.2 对流换热中的场协同原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 电场强化圆管对流换热数值研究 |
| 3.1 物理模型及网格划分 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 网格划分及无关性验证 |
| 3.2 有限体积法求解电场流场温度场的耦合场 |
| 3.2.1 有限体积法 |
| 3.2.2 耦合场数学计算模型 |
| 3.2.3 求解器的选择及过程中UDF应用 |
| 3.2.4 工质材料和耦合场中电场的设置 |
| 3.2.5 数值方法的选择 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 模型验证 |
| 3.3.2 电场作用下管内流体的速度分布 |
| 3.3.3 电场作用下管内流体温度分布和热边界层厚度 |
| 3.3.4 电场作用下管内对流换热平均努赛尔数Nu |
| 3.3.5 电场作用下管内流动阻力系数 |
| 3.3.6 基于场协同理论电场强化圆管对流换热特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 电场强化异型管对流换热数值研究 |
| 4.1 物理模型及数值方法 |
| 4.2 计算工况及边界条件 |
| 4.3 横纹管模拟结果与讨论 |
| 4.3.1 电场作用下管内流体的速度分布 |
| 4.3.2 电场作用下管内流体温度分布和热边界层厚度 |
| 4.3.3 电场作用下管内对流换热平均努赛尔数Nu |
| 4.3.4 电场作用下管内流动阻力系数 |
| 4.3.5 基于场协同理论对电场强化横纹管对流换热特性分析 |
| 4.4 波纹管模拟结果与讨论 |
| 4.4.1 电场作用下管内流体的速度分布 |
| 4.4.2 电场作用下管内流体温度分布和热边界层厚度 |
| 4.4.3 电场作用下管内对流换热平均努赛尔数Nu |
| 4.4.4 电场作用下管内流动阻力系数 |
| 4.4.5 基于场协同理论对电场强化波纹管对流换热特性分析 |
| 4.5 电场强化传热综合性能评价 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于EHD效应的电晕风强化对流换热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 电晕风强化换热机理 |
| 1.2.2 电晕放电的伏安特性 |
| 1.2.3 电晕风流动特性研究 |
| 1.2.4 电晕风强化换热性能 |
| 1.2.5 应用研究和性能系数 |
| 1.3 本文研究目标和内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 电晕风强化对流换热的机理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电晕放电过程简述 |
| 2.3 EHD强化对流换热的数学描述和数值模型 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 计算模型与边界条件 |
| 2.3.3 模型验证 |
| 2.3.4 网格无关性验证 |
| 2.4 基于场协同理论的机理分析 |
| 2.4.1 对流换热的场协同理论 |
| 2.4.2 自然对流换热 |
| 2.4.3 单线电极强化对流换热 |
| 2.4.4 多根线电极的优化方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电晕风强化双肋片热沉对流换热的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置与方法 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验平台验证 |
| 3.2.3 数据处理 |
| 3.2.4 不确定性分析 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 伏安特性 |
| 3.3.2 电晕风速 |
| 3.3.3 对流换热系数强化比 |
| 3.3.4 电晕功耗与性能系数 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 发射极直径对强化换热性能影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 电晕电流 |
| 4.2.2 电晕风速 |
| 4.2.3 对流换热系数强化比 |
| 4.2.4 电晕功耗与性能系数 |
| 4.3 数值模拟 |
| 4.3.1 计算模型 |
| 4.3.2 电场特征 |
| 4.3.3 速度场特征 |
| 4.3.4 温度场特征 |
| 4.3.5 协同角分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 集电极肋夹角对强化换热性能影响的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 电晕电流 |
| 5.2.2 电晕风速 |
| 5.2.3 对流换热系数强化比 |
| 5.2.4 电晕功耗与性能系数 |
| 5.3 数值模拟 |
| 5.3.1 电场特征 |
| 5.3.2 速度场特征 |
| 5.3.3 温度场特征 |
| 5.3.4 协同角分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 电晕风强化LED灯具对流换热的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验装置 |
| 6.3 数据处理 |
| 6.4 实验结果与讨论 |
| 6.4.1 电晕放电的伏安特性 |
| 6.4.2 光源温度与对流换热系数 |
| 6.4.3 电晕功耗与性能系数 |
| 6.4.4 电晕风影响下的光学参数 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文研究结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 印刷电路板式换热器研究现状 |
| 1.2.2 强变物性流体换热流动特性研究 |
| 1.2.3 传热强化及评价指标 |
| 1.3 现有研究存在的问题及本文的研究内容 |
| 第2章 单通道内强变物性流体的传热流动特性研究 |
| 2.1 复杂换热结构的数理模型构建 |
| 2.1.1 物理模型 |
| 2.1.2 控制方程和边界条件 |
| 2.1.3 网格独立性验证以及实验验证 |
| 2.2 通道内流动换热机理分析 |
| 2.2.1 弯曲通道沿程二次流的变化 |
| 2.2.2 弯曲通道与直通道的换热性能对比 |
| 2.2.3 流体物性对弯曲通道内对流换热的影响 |
| 2.3 弯曲通道特征尺寸对流动换热特性的影响 |
| 2.3.1 弯曲通道曲率直径(D)的影响 |
| 2.3.2 弯曲通道的弯度(C)的影响 |
| 2.3.3 弯曲通道横截面形状的影响 |
| 2.4 物性对弯曲通道内换热流动的影响 |
| 2.4.1 浮升力和离心力参数介绍 |
| 2.4.2 局部流动换热表现 |
| 2.4.3 壁面热流密度的影响 |
| 2.4.4 质量流率的影响 |
| 2.4.5 通道内径d的影响 |
| 2.4.6 通道曲率直径D的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 强变物性流体两侧耦合换热研究 |
| 3.1 数值模拟方法 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 协同角计算 |
| 3.2.2 换热系数的不均匀性 |
| 3.2.3 有内夹点的换热器有效度 |
| 3.3 变物性流体局部耦合传热特性 |
| 3.4 协同度分析 |
| 3.5 与对流换热场协同理论类比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新型高效低阻换热结构研发及强化机理研究 |
| 4.1 新型高效低阻换热结构模型开发 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 控制方程及边界条件 |
| 4.1.3 网格独立性验证 |
| 4.2 流动换热特性和机理分析 |
| 4.2.1 不同结构翅片的通道数据 |
| 4.2.2 三种翼型翅片通道PCHE的性能对比 |
| 4.2.3 三种翼型翅片通道内的换热和流动分析 |
| 4.2.4 三种翅片的局部换热流动特性 |
| 4.3 物性变化剧烈的工况下的综合性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 新型高效低阻换热结构性能试验测试 |
| 5.1 翼型翅片印刷电路板式换热器结构 |
| 5.2 超临界二氧化碳全温全压试验测试平台介绍 |
| 5.3 测试步骤及数据采集 |
| 5.4 试验测试结果及分析 |
| 5.4.1 试验数据后处理计算及不确定度分析 |
| 5.4.2 CO_2 流体侧试验工况 |
| 5.5 新翼型翅片PCHE内 S-CO_2 局部特性研究 |
| 5.5.1 模型简介及试验对比 |
| 5.5.2 后处理计算 |
| 5.5.3 翼型翅片PCHE模拟结果分析 |
| 5.5.4 翼型翅片通道与之字形和直通道对比 |
| 5.6 CO_2 换热流动经验关联式 |
| 5.6.1 局部Nu数 |
| 5.6.2 局部f因子 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 强变物性流体两级串联换热系统研究 |
| 6.1 理论分析及计算介绍 |
| 6.1.1 余热烟气 |
| 6.1.2 湿空气 |
| 6.1.3 余热回收换热器 |
| 6.1.4 评价指标介绍 |
| 6.1.5 计算对比验证 |
| 6.2 系统介绍 |
| 6.2.1 基本余热回收系统(系统-1) |
| 6.2.2 两级空气加湿余热回收系统(系统-2) |
| 6.2.3 带吸收式热泵的两级余热回收系统(系统-3) |
| 6.3 串联热交换系统性能分析 |
| 6.3.1 不同余热回收系统的传热性能 |
| 6.3.2 空气湿度对效率的影响 |
| 6.3.3 换热器性能对两级换热系统的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）太阳能腔体式泡沫金属吸热器热学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太阳能聚光系统研究现状 |
| 1.3 空气吸热器的作用及优缺点 |
| 1.4 腔体式吸热器现阶段研究现状 |
| 1.5 多孔介质空气腔体式吸热器研究现状 |
| 1.5.1 泡沫金属等效模型研究现状 |
| 1.5.2 泡沫金属流体特性分析现状 |
| 1.6 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 泡沫金属均匀流CFD模拟及实验研究 |
| 2.1 等效模型的建立 |
| 2.1.1 面心立方模型 |
| 2.1.2 体心立方模型 |
| 2.1.3 简易中空正六面体模型 |
| 2.1.4 十四面体单元模型 |
| 2.1.5 立方体单元模型 |
| 2.1.6 蜂窝状结构模型 |
| 2.2 多孔材料流动性能分析 |
| 2.2.1 流体流动规律描述方程 |
| 2.2.2 摩擦因子 |
| 2.3 泡沫金属等效模型数值模拟分析 |
| 2.3.1 边界条件 |
| 2.3.2 控制方程 |
| 2.4 模拟结果分析 |
| 2.4.1 面心立方模型分析 |
| 2.4.2 蜂窝状简易模型内部分析 |
| 2.4.3 立方体简易模型内部分析 |
| 2.5 泡沫金属压降实验分析 |
| 2.5.1 泡沫金属压降实验平台的搭建 |
| 2.5.2 实验流程 |
| 2.6 实验结果分析 |
| 2.6.1 不同孔密度下压降随速度的变化 |
| 2.6.2 相同孔密度与孔隙率几种模型压降对比 |
| 2.6.3 不同等效模型和孔密度下压降随雷诺数的变化 |
| 2.6.4 摩擦因子与流体内部流动关系 |
| 2.6.5 泡沫铜前后速度差与平均流速的关系 |
| 2.7 渐进孔密度泡沫金属流体动力实验研究 |
| 2.7.1 实验方案 |
| 2.8 渐进孔密度泡沫金属流体动力实验结果分析 |
| 2.8.1 气体流速对压降的影响 |
| 2.8.2 单个泡沫铜与梯级叠加后泡沫铜实验压降对比 |
| 2.8.3 摩擦因子随速度的变化规律研究 |
| 2.8.4 单个泡沫铜与叠加泡沫铜摩擦因子对比分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 新型泡沫金属式吸热器的热分析与设计 |
| 3.1 换热器热转化与传递分析 |
| 3.2 热损失分析 |
| 3.3 泡沫金属强化传热机理分析 |
| 3.3.1 对流换热强化传热作用 |
| 3.3.2 热边界层对强化传热的作用 |
| 3.4 腔体式吸热器设计 |
| 3.4.1 吸热器结构的设计 |
| 3.4.2 吸热器整体的工作流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 太阳能碟式吸热器光热转化系统平台搭建 |
| 4.1 太阳能碟式聚光部分 |
| 4.1.1 聚光器的聚光比 |
| 4.1.2 碟式聚焦焦斑及位置 |
| 4.2 光热转化模块 |
| 4.2.1 光热转化原理 |
| 4.3 测量模块 |
| 4.3.1 温度测量及数据采集 |
| 4.3.2 流量测量 |
| 4.4 气源及管路系统 |
| 4.5 实验系统平台的搭建 |
| 4.5.1 实验前期的设备调整 |
| 4.5.2 实验操作流程 |
| 第五章 系统实验结果分析 |
| 5.1 同种孔密度下,温度随辐照度与流量的变化关系 |
| 5.1.1 30PPI壁面温度随辐照度和流量的变化 |
| 5.1.2 空腔吸热器壁面温度随辐照度和流量的变化 |
| 5.2 太阳能吸热器出口温度随太阳直接辐照和流量的变化的规律 |
| 5.2.1 出口温度的修正 |
| 5.2.2 三种PPI吸热体空气吸热器出口温度随太阳直接辐照和流量的变化规律 |
| 5.3 单位入射功率腔体出口温度 |
| 5.4 几种吸热器工作效率对比 |
| 5.5 不同入射功率效率对比分析 |
| 5.6 单位体积换热增长指数 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 泡沫金属内部场协同模拟分析 |
| 6.1 场协同 |
| 6.1.1 场协同理论分析 |
| 6.1.2 场协同数 |
| 6.2 数值模拟 |
| 6.3 结果分析 |
| 6.3.1 泡沫金属内速度轴向分布 |
| 6.3.2 温度轴向分布 |
| 6.3.3 温度场与速度场协同分析 |
| 6.3.4 温度场与速度场径向分布图 |
| 6.4 协同数分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）涡流发生器强化换热流动及换热研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.3 研究存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 涡流发生器的数值模拟模型验证 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.3 湍流数值模拟方法 |
| 2.4 边界条件设置 |
| 2.5 网格划分及计算精度设置 |
| 2.6 模拟与实验对比 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 涡流发生器对流动的影响 |
| 3.1 涡流发生器涡旋特征分析 |
| 3.2 流场分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 涡流发生器对换热的影响 |
| 4.1 涡流发生器对温度场的影响 |
| 4.2 攻角对通道内换热的影响 |
| 4.3 局部流动及传热特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 流动与换热相互作用机制 |
| 5.1 涡结构与温度分布对比 |
| 5.2 涡结构与努塞尔数分布对比 |
| 5.3 二次流理论 |
| 5.4 场协同原理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 主要结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、场协同理论指导下的强化换热（论文参考文献）
- [1]农宅采暖烟道烟气流动换热理论及实验研究[D]. 于克成. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]多孔结构微通道强化传热研究[D]. 李飞. 山东大学, 2021(12)
- [3]斜波纹板式换热器强化传热研究[D]. 刘雨. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]质子交换膜燃料电池波浪形流场设计及优化[D]. 余正锟. 湖南理工学院, 2020(02)
- [5]幂律流体螺旋管内流场与温度场协同优化研究[D]. 包晓琳. 山东建筑大学, 2020(09)
- [6]电场强化换热管对流传热场协同分析[D]. 王群. 东北电力大学, 2020(01)
- [7]基于EHD效应的电晕风强化对流换热研究[D]. 王际辉. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [8]强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究[D]. 崔欣莹. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [9]太阳能腔体式泡沫金属吸热器热学特性研究[D]. 吴顺利. 内蒙古工业大学, 2020(02)
- [10]涡流发生器强化换热流动及换热研究[D]. 孙小姣. 中国矿业大学, 2020(03)