一、螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析(论文文献综述)
杜拙[1](2021)在《扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究》文中提出管壳式换热器具有较强的高温高压承受能力和较高的可靠度,在换热器中占据主导地位,但其壳程折流板后存在流动死区,对换热器影响较大,而且壳程流体的流动方式会造成壳程阻力较大,所以研究管壳式换热器壳程如何消除流动死区和降低阻力是提高管壳式换热器换热的重点。扭曲管是在圆管的基础上将圆管压扁后产生椭圆管,并由椭圆管通过特殊加工制作而成的用来代替光滑圆管的一种传热管,其扭曲结构对管内和管外流体产生干扰,使流体湍流度增加,有利于换热。针对圆管弓形折流板换热器壳程流动死区大、流阻高的问题,本文提出两种扭曲管换热器:扭曲椭圆管弓形折流板换热器和扭曲椭圆管开孔折流板换热器。通过数值模拟方法研究两种扭曲管换热器壳程强化传热机理,并与圆管弓形折流板换热器进行比较。研究改变扭曲管短长轴比和折流板间距时两种扭曲管换热器综合性能的变化,分析改变不同参数的情况下两种扭曲管换热器流场、温度场以及换热和阻力变化情况,结果表明:(1)同等条件下,两种扭曲管换热器的综合性能均强于圆管弓形折流板换热器。虽然传热系数与压差均低于圆管弓形折流板换热器,但扭曲管换热器壳程中不存在流动死区。(2)扭曲管短长轴比在入口速度较小时对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,入口速度为1m/s~2.2m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在扭曲管短长轴比为0.4时JF最大为1.24,扭曲管短长轴比为0.7时JF最小为1.126,两者相差10.1%;入口速度为2.2m/s~3.4m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能基本无影响,在v=3.4m/s时,JF值最大相差0.98%。(3)扭曲管短长轴比在入口速度较小时对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能影响较大,入口速度为1m/s~2.2m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在扭曲管短长轴比为0.4时JF最大为1.167,扭曲管短长轴比为0.7时JF最小为1.089,两者相差7.2%;入口速度为2.2m/s~3.4m/s时,改变扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能基本无影响,在v=3.4m/s时,JF最大相差0.5%。(4)折流板间距对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能影响较大,在v=1m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在折流板间距为100mm时JF最大为1.146,与最小JF相差6.5%,在v=3.4m/s时,扭曲椭圆管弓形折流板换热器在折流板间距为60mm时JF最大为1.379,与最小JF相差4.5%。(5)折流板间距对扭曲椭圆管开孔折流板换热器影响较小。在v=1m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在折流板间距为100mm时JF最大为1.095,与最小JF相差4%;在v=3.4m/s时,扭曲椭圆管开孔折流板换热器在折流板间距为75mm时JF最大为1.29,与最小JF相差0.5%。
闫琪[2](2020)在《扭曲内肋管换热器换热与流阻特性数值研究》文中研究表明
袁宇阳,王学生,陈琴珠[3](2020)在《椭圆扭曲螺旋管传热及流阻特性模拟研究》文中提出针对强化传热的椭圆扭曲螺旋管(TEHCT)结构,建立其物理模型。在雷诺数10 000 <Re<40 000,数值模拟研究了椭圆扭曲螺旋管不同结构参数对其流动传热性能及压降的影响,发现离心力引起的二次流促进边界层的破坏,强化传热。。数值计算结果表明:随着椭圆扭曲螺旋管的扭曲数T和长短轴比A/B增大,以及螺旋直径D和螺距H减小,管内传热系数及压降相应增加。其综合性能随着扭曲数T和长短轴比A/B的增大而降低,但仍优于螺旋圆管。通过计算结果的拟合获得了椭圆扭曲螺旋管传热及压降的计算准则关系式。
王群[4](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。
陈文静[5](2020)在《扭曲椭圆管管壳换热器壳程强化换热研究》文中研究指明扭曲椭圆管换热器相比于其他管壳式换热器具有更加优良的传热特性。现有扭曲椭圆管管壳式换热器中扭曲椭圆管管束向同一方向扭转,关于相邻扭曲管间不同扭转方向对管壳式换热器换热性能影响的研究未见报道。扭转方向相反的相邻扭曲管间的流体在扭曲管的诱导下沿着相同方向流动,有助于改善壳侧流体流动,促进壳侧冷热流体间的混合,因而可以提高换热器的换热性能。因此研究扭曲管扭转方向对管壳式换热器换热性能的影响对进一步提高换热器换热性能具有深远意义。本文通过数值模拟的方法研究了扭曲管扭转方向对管壳式换热器换热性能的影响。在分别保证短长轴比和扭距不变的情况下,分析了换热管束反扭布置和同扭布置对换热器速度场、温度场、阻力和换热的影响,对比了不同管束布置下的综合影响系数。结果表明扭曲椭圆管换热器管束反扭布置时对换热器壳程通道内流体流动与换热的影响比较显着,并且存在最佳的短长轴比和扭距能够使得换热器的整体换热性能更优。在扭距不变的情况下,短长轴比B/A为0.45时反扭布置强化传热性能最佳。当短长轴比为0.37时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到9.23%和11.16%;当短长轴比为0.45时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到17.88%和14.73%;当短长轴比为0.55时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到10.81%和7.96%;当短长轴比为0.71时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到1.18%和1.12%。在短长轴比B/A恒定为0.45的条件下,扭距P为50mm时反扭布置强化传热性能最佳。当扭距P为50mm时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到17.88%和14.73%;当扭距P为60mm时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到5.58%和6.66%;当扭距P为80mm时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到3.9%和5.37%;当扭距P为100mm时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^(1/3)间的最大差值达到1.71%和4.42%。
王涛[6](2020)在《微米颗粒多相流强化换热机理及影响规律研究》文中提出能源是人类社会生存发展的重要物质基础,合理有效利用能源、保护和改善生态环境,是我国发展所面临的紧迫任务。管壳式换热器适用性强,可靠性高,常作为传热的重要设备。但其换热列管为光管,管壁处存在以导热效应为主的粘性底层而使得换热效果不理想,能源利用率低。因此,研究新型高效的强化换热技术来提高换热器的能源利用率,实现节能目的的意义重大。本文提出一种管内采用导热系数良好的微米颗粒多相流作为换热介质来强化管内对流换热的方法。对颗粒粒径为5μm,颗粒材料分别为石墨、Al2O3、Cu O,雷诺数Re范围为7400~23000,颗粒体积分数分别为0.25%、0.5%、0.75%和1%的颗粒流的努塞尔数Nu和摩擦因子f进行了实验研究。三种微米颗粒多相流的努塞尔数Nu明显高于水介质。石墨颗粒流的努塞尔数Nu增幅最明显,其次是Al2O3和Cu O。三种颗粒流的摩擦因子f均要高于水介质,Cu O颗粒流增幅最大,石墨颗粒流最小。三种颗粒流的综合传热性能评价因子η均优于水介质,其中石墨微米颗粒流的换热效果最好,η因子最高达到2.23。实验进一步研究了颗粒粒径对换热效果的影响,粒径为1μm的石墨颗粒流的努塞尔数Nu、摩擦因子f和综合传热性能评价因子η均优于颗粒粒径为5μm的石墨颗粒流。通过对实验数据的拟合得到了努塞尔数Nu和摩擦因子f与雷诺数Re,普朗特数Pr,颗粒体积分数?和颗粒粒径D的经验关系式。采用基于SST k-ω湍流模型的双欧拉流体模型建立了颗粒多相流的对流传热物理模型。对颗粒流的流场进行了分析研究,掌握了颗粒体积分数、颗粒粒径、颗粒材料对速度场、湍动能以及粘性底层厚度的影响规律。对颗粒流的传热进行了分析研究,掌握了颗粒体积分数、颗粒粒径、颗粒材料对温度场、表面传热系数以及场协同度的影响规律。石墨颗粒流的温度、表面传热系数以及场协同度在三种材料颗粒流中表现最佳。从速度边界层、热边界层和场协同度三个方面的分析研究明晰了颗粒流强化换热的作用机理。颗粒无规则运动使得流场的湍动能和动量交换增强,加大了速度边界层的湍流程度,使得导热粘性底层遭到破坏而减薄,从而减少了传热热阻。同时,良好导热系数的颗粒使得整个颗粒流介质的等效导热系数提高,进一步增强了传热效果。速度边界层和热边界层之间交互作用,特别是速度场和温度梯度场之间的场协同,颗粒对两场的协同度产生了显着影响,使得颗粒多相流的速度场和温度梯度场的协同度更高,场的有效协同使得颗粒流实现了强化传热过程。对颗粒密度、颗粒导热系数、颗粒比热容、颗粒体积分数和颗粒粒径参数按正交设计进行信噪比分析,得出颗粒体积分数和颗粒导热系数是影响努塞尔数Nu最重要的因素,贡献度排序分别为颗粒体积分数>颗粒导热系数>颗粒粒径>颗粒比热容>颗粒密度,对提高努塞尔数Nu应该优先选择颗粒体积分数和颗粒导热系数高的方案。颗粒体积分数和颗粒密度是影响管压降Δp最重要的因素,贡献度排序分别为颗粒体积分数>颗粒密度>颗粒粒径>颗粒导热系数>颗粒比热容。为减少阻力损失应该优先选择颗粒密度和颗粒体积分数低的方案。权衡两个目标的影响因素,为提高综合换热效果应该优先选用导热系数好的颗粒材料,颗粒体积分数和粒径按需确定。本文通过实验获得了微米颗粒多相流在雷诺数Re为7400~23000的传热特性和流动特性的实验数据;建立了努塞尔数Nu和摩擦因子f的非线性经验关系式。采用实验和数值模拟相结合的方法,明晰了微米颗粒流强化换热的作用机理,为微米尺度下的颗粒多相流的强化换热提供了数据支持和理论依据。分析掌握了颗粒对传热和流阻的贡献度,可以更有效地指导微米颗粒流的工业具体应用。
孙志强[7](2020)在《脉动流场下波壁管内流体热质传递特性的数值模拟及实验研究》文中研究指明脉动流动可以增强流体之间的扰动和掺混,而波壁管是一种结构简单、可独立支撑,易产生流动分离、可抵抗热应力对管壁的破坏等优势的周期性管路,本研究将脉动流动和波壁管进行结合,通过用脉动流场影响波壁管内流体旋涡的周期性增长和脱落方式来强化波壁管内流体的传热传质。虽然前人对脉动流场下二维通道中的热质传递特性进行了大量研究,但脉动流场下流体在波壁管内的传热及阻力特性还未进行系统研究,本文将采用自定义程序下的数值模拟、实验及理论分析相结合的方式,来重点揭示脉动流场对波壁管内流体的传热及阻力的影响,为脉动流场和波壁管在换热器中的应用提供重要参考。首先,建立了用于研究脉动流场下波壁管内流体传热及流动特性的物理模型,并对物理模型进行了网格划分和无关性验证。同时采用了合理的湍流模型、设置了合适的边界条件,为接下来的数值模拟做好准备。其次,对脉动流场下波壁管内流体传热及流动特性进行了数值模拟。模拟结果显示,振动分率、St数、雷诺数对Nu有重要影响;摩擦系数和Nu数均呈现正弦规律;在一个脉动周期的0.25处瞬时摩擦系数和Nu数均达到峰值,而在一个脉动周期的0.75处最小。再次,对波壁管内流体的质量传递及流动特性进行了实验研究。在搭建的质量传递及流动特性实验台上进行了电子转移的电化学实验和同步流场可视化实验:电化学实验结果显示,雷诺数对波壁管内流体的质量传递速率及壁面剪切应力有较大影响;同步流场可视化实验结果显示,波壁管几何参数对波壁管内流体的流动及混合效果影响较大,该结果验证了数值模拟结果的准确性。最后,对脉动流场在换热器上的应用效果进行了分析。发现脉动流场强化了翅片管换热器内的传热效果,这为脉动流场在不同类型换热器内的应用提供了重要参考。
张娟[8](2020)在《凸胞管的强化换热特性研究及优化设计》文中研究表明随着能源的日益紧缺,以提高能源利用效率为目的的高效节能换热器已成为国内外研究的热点。对流换热强化技术中的被动强化技术因无需外部提供动力,因此被广泛应用于换热设备中。本文在凸胞凹坑板式换热器的基础上,提出在圆形光滑管表面上交错均匀冲压出一定深度的凸胞形成凸胞换热管,以提高换热效率。首先,本文在以实验数据验证计算模型正确的基础上分析了凸胞管的强化换热机理,随后研究了结构参数及排列方式对凸胞管内部换热及流阻性能的影响并对其进行了优化,最后对凸胞管与螺旋槽管、横纹槽管的性能进行了对比。主要研究结果如下:(1)以错排凸胞管为例建立物理和数学模型,将模拟结果与文献中的实验数据、经验公式进行对比,验证计算模型的正确性;将凸胞管与光滑管进行对比,从速度场、湍动能及场协同理论分析凸胞管的强化传热机理。结果表明:相较于光滑管,凸胞管的换热性能提高了 14.93~25.87%,流动阻力平均增加了 1 8.17%;由传热机理分析可知,流体经过凸胞时可产生垂直于主流方向的二次流,减小了速度场与温度场的场协同角,提高了热传递效率。(2)从单因素、多因素分别研究了凸胞结构参数、流动参数对换热及流阻性能的变化规律,并分析了各个参数的影响程度;利用MATLAB对仿真计算得到的69组数据进行线性回归分析,拟合出了Nu、f的准则关联式;以Nu、f、PEC为目标函数对结构参数及流动参数进行优化设计,对比ANSYS Workbench中的优化模块与MATLAB工具箱中的fmincon函数的优化结果,得出h=2.4mm,r=2mm,p=20mm时,凸胞管的强化传热效果最好。(3)比较凸胞错排、对排、螺旋排列三种方式对传热及流阻特性的影响,将凸胞管的换热性能、抗污垢性能与横纹槽管、螺旋槽管进行对比,结果发现:凸胞对排时的Nu与错排相差不大,但f大于错排,综合换热性能弱于错排;凸胞螺旋排列角度为120度时换热性能最优,流动阻力最大;在研究的特定结构下,凸胞管的Nu、△P均为最小,表征换热性能的场协同角最大,考虑了流动阻力之后的综合换热性能PEC最优,凸胞管中的污垢沉积量最小,抗污垢性能最优。(4)在研究的参数范围内,利用MATLAB中的App Designer工具设计凸胞管换热器App,通过实例验证App的准确可靠性,并将相同工况条件下设计的凸胞管换热器与光滑管换热器进行对比,凸显凸胞管换热器的优势。本课题的研究成果为新型凸胞换热管在实际工程中的应用提供了一定的理论基础,为强化换热技术提供了新的思路。
李帅[9](2019)在《三维内肋椭圆管换热与压降特性的研究》文中提出强化换热管在石油、化工、冶金、动力等领域的应用极为广泛,换热性能的每一点提高都意味着较大的经济与社会效益。三维内肋换热管是目前使用比较广泛的一种高效强化换热管,三维内肋圆管由于肋片的扰动作用使得管内换热效果较光管相比有明显提升,椭圆管较圆管相比具有管外的迎风面积小、结构紧凑、尾部形成的旋涡小、管内换热效果有一定提升等诸多优点。本文考虑将三维内肋圆管与椭圆管的优点相结合,提出了三维内肋椭圆管,并以拟合出三维内肋椭圆管管内努塞尔数和摩擦系数的准则关系式、分析五个因素(长短轴比、肋高、肋宽、肋间距、肋密度)分别对换热与压降特性产生的影响以及得到管内强化换热机理为目标,对三维内肋换热管管内换热与压降特性进行实验和数值模拟研究,主要内容和结论如下:通过实验对比分析三维内肋椭圆管和三维内肋圆管管内的换热与压降特性,结果表明:在相同肋参数条件下,三维内肋椭圆管的平均热力性能系数为1.428,三维内肋圆管的平均热力性能系数为1.409,均大于光管圆管的热力性能系数,说明三维内肋椭圆管管内换热效果要好于三维内肋圆管。由于三维内肋椭圆管采取肋叉排的形式,不同肋参数对换热影响的差异较大,本文借助正交试验选出三维内肋椭圆管的最佳几何参数,结果表明:当肋参数范围为1.0≤a/b≤2.0,0.05385≤h/d≤:0.09217,0.01923≤b/d≤0.03687,0.06731≤Pt/d≤0.1152,32≤z≤56,雷诺数范围为15000<Re<40000,Pr=0.7时,五个因素对热力性能系数影响的主次顺序为:肋高H>肋密度Z>肋宽B>长短轴比a/b>肋间距Pt,最优因素参数组合方案为:长短轴比为2、肋高4mm、肋宽1.4mm、肋间距3.5mm、肋密度56。肋高和肋密度对换热管性能影响的敏感性较大。通过数值计算分析几何结构单一因素变化对换热效果产生的影响并拟合出三维内肋椭圆管管内努塞尔数和摩擦系数的准则关系式,为实际工程提供一定的计算依据。三维内肋换热管是通过增强流体的湍动和扩大管内换热面积来达到强化换热的目的,通过分析管内温度场和速度场,阐述了三维内肋椭圆管管内的强化换热机理:三维内肋管管内的肋片和椭圆形管道引起的二次流改变了管内速度场和温度场的分布,同时也改变了管内局部对流换热系数的分布,减小了管内速度场和热流梯度场之间的夹角,达到强化换热的效果。借助场协同理论分析了沿程变化的cos θ、dT/dy和dT/dy· cos θ对换热产生的影响,发现等速线上dT/dy· cos θ的分布与局部对流换热系数的分布基本一致,说明换热效果受到传热温差、温度边界层厚度以及速度矢量与温度梯度夹角等三者的协同作用所控制。本文试探性提出换热管管内换热面积扩展比的计算公式,并简要分析了面积扩展比与热力性能系数之间的关系。
谭翔兮[10](2019)在《螺旋扁管的强化换热性能研究》文中研究说明换热器作为一种能量传递的载体,广泛应用于各种工业领域。其中管壳式换热器因其结构简单可靠且价格低廉,成为了应用最为广泛的换热器之一。上世纪70年代的能源危机引发了各国对于其强化传热技术的广泛研究和开发。螺旋扁管换热器作为一种新型的被动强化传热换热器,可以很好的提高管壳式换热器的综合传热能力。本文通过数值模拟的方法,应用fluent软件对螺旋扁管开展了系统的探究,本文研究的主要内容如下:(1)首先对不同长短轴比的光滑直扁管和直椭圆管进行了传热和流阻特性的仿真研究。在层流均匀热流的换热条件下,雷诺数相同时,对比分析了扁管和椭圆管的换热系数与具有相同周长的光滑直圆管的区别,研究分析了换热系数,努塞尔数和综合换热性能随长短轴比b/a的变化规律。(2)对比研究了螺旋扁管,螺旋椭圆管与直扁管,直椭圆管,光滑圆管流线形状的异同,分析了螺旋结构提高换热管换热性能的根本机理。然后从二次流分布云图,温度及速度场等方面分析了雷诺数对于螺旋扁管和螺旋椭圆管换热及流阻特性的影响,结合综合强化传热因子指出了螺旋管换热性能随雷诺数变化的规律。之后从二次流分布云图,温度及速度场及其场协同角等方面对比分析了长短轴比对于螺旋扁管和螺旋椭圆管换热及流阻特性的影响,对比了相同长短轴比时二者的换热性能。对比分析了长短轴比b/a和螺旋扭距S对于螺旋扁管的换热性能的影响。(3)提出了一种偏心螺旋扁管,分析了同向偏心螺旋管和异向偏心螺旋管与螺旋扁管内流体流动轨迹的异同,结合综合换热因子指出二者对换热性能的影响。还提出了一种三轴螺旋扁管,该形状扁管截面由三个一半的扁管互成120度角组成,因为有三个旋转轴,故在三个端头处都能产生较大的二次旋流。在相同的长短轴比的情况下,对比了其和普通螺旋扁管换热性能的优劣。
二、螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析(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、螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析(论文提纲范文)
(1)扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 换热器强化传热技术 |
1.2.1 强化传热技术简介 |
1.2.2 强化传热技术分类 |
1.2.3 强化传热技术评价方法 |
1.3 管壳式换热器国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究情况 |
1.3.2 国内研究情况 |
1.4 本文研究的内容及章节安排 |
1.4.1 本文研究内容 |
1.4.2 章节安排 |
2 管壳式换热器模型建立与数值计算方法研究 |
2.1 物理模型 |
2.2 数学模型分析 |
2.2.1 控制方程 |
2.2.2 湍流模型 |
2.2.3 边界条件 |
2.2.4 参数定义 |
2.3 网格划分及独立性验证 |
2.3.1 近壁面处理 |
2.3.2 计算区域网格划分 |
2.3.3 网格独立性验证 |
2.4 模型计算正确性验证 |
3 扭曲椭圆管弓形折流板管壳式换热器壳程数值模拟研究 |
3.1 物理模型及求解设置 |
3.1.1 物理模型 |
3.1.2 求解设置 |
3.2 扭曲椭圆管弓形折流板换热器整体性能分析 |
3.2.1 壳程流场分析 |
3.2.2 壳程温度场分析 |
3.2.3 壳程传热系数分析 |
3.2.4 壳程压降分析 |
3.2.5 综合性能分析 |
3.3 扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能的影响 |
3.3.1 对流场的影响 |
3.3.2 对温度场的影响 |
3.3.3 传热系数h及压降?p |
3.3.4 综合性能评价因子JF |
3.4 折流板间距对扭曲椭圆管弓形折流板换热器综合性能的影响 |
3.4.1 对流场的影响 |
3.4.2 对温度场的影响 |
3.4.3 传热系数h及压降?p |
3.4.4 综合性能评价因子JF |
3.5 本章小结 |
4 扭曲椭圆管开孔折流板管壳式换热器壳程数值模拟研究 |
4.1 物理模型及求解设置 |
4.1.1 选择折流板形状 |
4.1.2 物理模型 |
4.2 扭曲椭圆管开孔折流板换热器整体性能分析 |
4.2.1 壳程流场分析 |
4.2.2 壳程温度场分析 |
4.2.3 壳程传热系数分析 |
4.2.4 壳程压降分析 |
4.2.5 综合性能分析 |
4.3 扭曲管短长轴比对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能的影响 |
4.3.1 对流场的影响 |
4.3.2 对温度场的影响 |
4.3.3 传热系数h及压降?p |
4.3.4 综合性能评价因子JF |
4.4 折流板间距对扭曲椭圆管开孔折流板换热器综合性能的影响 |
4.4.1 对流场的影响 |
4.4.2 对温度场的影响 |
4.4.3 传热系数h及压降?p |
4.4.4 综合性能评价因子JF |
4.4.5 两种扭曲管换热器综合性能对比 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 符号表 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)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 |
(5)扭曲椭圆管管壳换热器壳程强化换热研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 管壳式换热器分类及国内外研究现状 |
1.2.1 管壳式换热器分类 |
1.2.2 换热器壳程数值模拟国外研究情况 |
1.2.3 换热器壳程数值模拟国内研究情况 |
1.3 本文研究的内容及工作 |
1.3.1 本文研究内容 |
1.3.2 本文主要工作 |
2 管壳式换热器数值计算的方法研究 |
2.1 计算方法的分析 |
2.2 换热器数学模型分析 |
2.2.1 控制方程[36] |
2.2.2 参数定义 |
2.2.3 湍流模型 |
2.2.4 近壁面处理 |
3 扭曲椭圆管换热器物理模型 |
3.1 几何模型的建立 |
3.2 网格划分以及独立性验证 |
3.2.1 网格的连续性 |
3.2.2 边界层 |
3.2.3 网格质量 |
3.2.4 网格划分结果 |
3.2.5 网格独立性验证 |
3.3 数学模型的设置 |
3.3.1 求解模型的选择 |
3.3.2 物性参数 |
3.3.3 边界条件的设置 |
3.3.4 其他条件以及初始化 |
4 不同扭曲管扭转方向下短长轴比对换热器性能的影响 |
4.1 不同管束布置对温度场的影响 |
4.2 不同管束布置对速度场的影响 |
4.3 不同管束布置对流场的影响 |
4.4 不同管束布置的Nu及f |
4.5 综合影响系数h/ΔP |
(1/3) |
4.6 本章小结 |
5 不同扭曲管扭转方向下扭距对换热器性能的影响 |
5.1 不同管束布置对温度场的影响 |
5.2 不同管束布置对速度场的影响 |
5.3 不同管束布置对流场的影响 |
5.4 不同管束布置的Nu及f |
5.5 综合影响系数h/?P |
(1/3) |
5.6 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 符号表 |
(6)微米颗粒多相流强化换热机理及影响规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 异型管技术 |
1.2.2 内插物技术 |
1.2.3 颗粒多相流技术 |
1.2.4 复合强化技术 |
1.2.5 存在的问题 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 微米颗粒流传热实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 微米流体制备 |
2.3 实验系统平台搭建 |
2.4 实验流程 |
2.5 实验数据处理 |
2.6 实验比对 |
2.7 实验误差分析 |
2.8 实验结果与分析 |
2.8.1 颗粒材料和体积分数对传热特性的影响 |
2.8.2 颗粒材料和体积分数对流动特性的影响 |
2.8.3 颗粒材料和体积分数对综合传热因子的影响 |
2.8.4 实验数据的关系式 |
2.8.5 颗粒粒径对传热和流动特性的影响 |
2.8.6 考虑颗粒粒径的实验数据的关系式 |
2.9 本章小结 |
第3章 多相流传热的数值建模 |
3.1 引言 |
3.2 基本控制方程 |
3.3 控制方程的求解方法 |
3.4 湍流模型 |
3.5 壁面边界层处理方法 |
3.6 多相流的计算方法 |
3.7 多相流的计算模型 |
3.8 颗粒多相流计算模型 |
3.9 几何模型与计算模型 |
3.10 边界层网格划分及网格无关性检验 |
3.11 计算模型设置 |
3.12 数值模拟和实验结果对比 |
3.13 常用湍流模型计算对比验证 |
3.14 本章小结 |
第4章 微米颗粒多相流的流场分析 |
4.1 引言 |
4.2 流场数值模拟结果与分析 |
4.2.1 颗粒体积分数对石墨颗粒流速度场的影响 |
4.2.2 颗粒体积分数对石墨颗粒流湍动能的影响 |
4.2.3 颗粒体积分数对石墨颗粒流速度边界层厚度的影响 |
4.2.4 颗粒粒径对石墨颗粒流速度场的影响 |
4.2.5 颗粒粒径对石墨颗粒流湍动能的影响 |
4.2.6 颗粒粒径对石墨颗粒流速度边界层厚度的影响 |
4.2.7 颗粒材料对颗粒流介质速度场的影响 |
4.2.8 颗粒材料对颗粒流介质湍动能的影响 |
4.2.9 颗粒材料对颗粒流介质速度边界层厚度的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 微米颗粒多相流的传热分析 |
5.1 引言 |
5.2 颗粒体积分数对石墨颗粒流的传热影响 |
5.2.1 颗粒体积分数对石墨颗粒流介质温度场的影响 |
5.2.2 颗粒体积分数对石墨颗粒流表面传热系数的影响 |
5.2.3 颗粒体积分数对石墨颗粒流场协同度的影响 |
5.3 颗粒粒径对石墨颗粒流的传热影响 |
5.3.1 颗粒粒径对石墨颗粒流温度场的影响 |
5.3.2 颗粒粒径对石墨颗粒流表面传热系数的影响 |
5.3.3 颗粒粒径对石墨颗粒流场协同度的影响 |
5.4 颗粒材料对颗粒流的传热影响 |
5.4.1 颗粒材料对颗粒流介质温度场的影响 |
5.4.2 颗粒材料对颗粒流介质表面换热系数的影响 |
5.4.3 颗粒材料对颗粒流介质场协同度的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 颗粒物性参数对传热和流阻的贡献度分析 |
6.1 引言 |
6.1.1 设计因素及水平 |
6.1.2 正交实验表及实验结果 |
6.2 颗粒物性参数、粒径与体积分数对强化换热的贡献度分析 |
6.2.1 设计因素及水平 |
6.2.2 正交实验表及实验结果 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
(7)脉动流场下波壁管内流体热质传递特性的数值模拟及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状分析 |
1.2.1 管路几何形状变化对传热影响方面的研究现状 |
1.2.2 流体流场的改变对传热影响方面的研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
第2章 脉动流场下波壁管内流体传热及流动特性理论模型的建立 |
2.1 控制方程 |
2.1.1 三个基本方程 |
2.1.2 非稳态方程 |
2.2 网格划分 |
2.2.1 面网格划分 |
2.2.2 体网格划分及网格无关性验证 |
2.3 动网格和UDF |
2.4 求解方法 |
2.5 湍流模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 脉动流场下波壁管内流体传热及流动特性的数值模拟 |
3.1 波壁管的几何构型及脉动边界条件的设定 |
3.1.1 波壁管的整体几何构型 |
3.1.2 脉动边界条件 |
3.2 外加扰动流场下波壁管内流体的热质传递及流动特性 |
3.2.1 脉动流场下波壁管内速度场 |
3.2.2 脉动流场下波壁管内温度场 |
3.2.3 振荡流场下波壁波段内气液两相流特性 |
3.2.4 脉动流场下波壁管内壁面摩擦系数 |
3.2.5 脉动流场下波壁管内努塞尔数 |
3.3 本章小结 |
第4章 脉动流场下波壁管内工作流体质量传递及流动特性的实验研究 |
4.1 定常流场的实验装置 |
4.2 电化学实验装置 |
4.3 波壁管内流体质量传递特性 |
4.4 波壁管内流体壁面剪切应力 |
4.5 流场可视化 |
4.6 本章小结 |
第5章 脉动流场下换热器的数值模拟 |
5.1 几何模型介绍 |
5.2 网格划分和边界条件 |
5.3 翅片管热交换器空气侧速度特性 |
5.4 翅片管热交换器空气侧温度特性 |
5.5 空冷器综合性能 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(8)凸胞管的强化换热特性研究及优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 强化换热技术 |
1.3 典型强化换热管的研究现状 |
1.4 强化传热的评价方法 |
1.4.1 单一评价法 |
1.4.2 综合换热性能评价指标PEC |
1.5 场协同理论 |
1.6 本文研究目的与内容 |
2 凸胞管的换热性能及数学模型研究 |
2.1 物理模型 |
2.2 数学模型 |
2.2.1 湍流模型 |
2.2.2 近壁面处理 |
2.2.3 控制方程 |
2.2.4 计算模型的选取与求解设置 |
2.3 网格划分 |
2.4 计算方法验证 |
2.5 凸胞管与光滑管换热性能的对比 |
2.5.1 模拟结果分析 |
2.5.2 强化换热机理分析 |
2.6 本章小结 |
3 凸胞结构参数对传热及流阻性能的影响 |
3.1 结构参数 |
3.2 单因素分析 |
3.2.1 凸胞深度h |
3.2.2 凸胞半径r |
3.2.3 凸胞节距p |
3.3 多目标优化设计 |
3.3.1 多目标优化过程 |
3.3.2 优化模型与求解设置 |
3.3.3 响应面分析 |
3.3.4 优化结果分析 |
3.4 管内Nu、f拟合准则关联式 |
3.5 MATLAB遗传算法优化 |
3.5.1 目标函数 |
3.5.2 设计变量 |
3.5.3 约束条件 |
3.5.4 优化设计的数学模型 |
3.5.5 优化结果分析 |
3.6 本章小结 |
4 凸胞排列方式对传热及流阻特性的影响 |
4.1 对排、错排性能对比 |
4.1.1 对排凸胞换热管仿真模型 |
4.1.2 对排与错排传热与阻力性能对比 |
4.2 凸胞排数对换热性能的影响 |
4.2.1 不同凸胞排数物理模型 |
4.2.2 不同凸胞排数对换热性能的影响 |
4.2.3 凸胞排数强化换热机理分析 |
4.3 凸胞螺旋排列角度对换热及流阻的影响 |
4.3.1 凸胞螺旋排列物理模型 |
4.3.2 凸胞螺旋角度对换热及流阻性能的影响 |
4.3.3 凸胞螺旋排列换热机理分析 |
4.4 比较凸胞管与螺旋槽管、横纹槽管 |
4.4.1 物理模型 |
4.4.2 换热流阻性能比较 |
4.4.3 场协同角分析 |
4.5 抗污垢性能比较 |
4.5.1 抗污垢性能介绍 |
4.5.2 数学模型与边界条件设置 |
4.5.3 计算结果分析与对比 |
4.6 本章小结 |
5 凸胞管换热器的App设计 |
5.1 App设计工具简介 |
5.2 App界面介绍 |
5.3 换热器布管设计 |
5.4 换热器设计流程 |
5.5 App设计实例 |
5.5.1 验证App |
5.5.2 凸胞管换热器与光滑管换热器对比 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望与不足 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(9)三维内肋椭圆管换热与压降特性的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
主要符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 强化传热技术 |
1.2.1 强化传热技术概述 |
1.2.2 强化传热的评价标准 |
1.2.3 场协同理论 |
1.3 研究现状 |
1.3.1 横纹管强化传热技术及研究进展 |
1.3.2 椭圆管强化传热技术及研究进展 |
1.3.3 三维内肋管管内强化传热研究进展 |
1.4 本文的研究目的与章节安排 |
2 三维内肋换热管管内换热与压降特性的实验研究 |
2.1 实验装置 |
2.2 实验步骤 |
2.3 数据处理 |
2.3.1 雷诺数Re |
2.3.2 努塞尔数Nu |
2.3.3 传热系数k |
2.3.4 空气侧对流换热系数α_a |
2.3.5 阻力P |
2.3.6 热力性能系数η |
2.4 测试结果 |
2.4.1 努塞尔数 |
2.4.2 阻力系数 |
2.4.3 热力性能系数 |
2.5 本章小结 |
3 三维内肋椭圆管换热与压降特性的数值计算研究 |
3.1 物理模型 |
3.1.1 模型的简化与假设 |
3.1.2 几何参数 |
3.2 数学模型 |
3.2.1 网格独立性检验 |
3.2.2 湍流模型 |
3.2.3 近壁面处理 |
3.3 物性参数及边界条件 |
3.4 正交试验设计及数据处理 |
3.5 结果分析 |
3.6 本章小结 |
4 三维内肋椭圆管结构的单因素分析 |
4.1 引言 |
4.2 求解设置 |
4.3 几何参数对三维内肋椭圆管换热与压降特性的影响 |
4.3.1 长短轴比对换热管性能的影响 |
4.3.2 肋高对换热管性能的影响 |
4.3.3 肋宽对换热管性能的影响 |
4.3.4 肋间距对换热管性能的影响 |
4.3.5 肋密度对换热管性能的影响 |
4.4 管内传热与压降计算通用准则关系式的拟合 |
4.5 本章小结 |
5 三维内肋椭圆管管内强化传热机理 |
5.1 管内流线与温度分布 |
5.2 管内速度分布 |
5.3 管内二次流分布 |
5.3.1 肋片背风侧产生的二次流 |
5.3.2 肋片迎风侧产生的二次流 |
5.3.3 椭圆管产生的二次流 |
5.3.4 二次流的大小 |
5.4 换热管横截面局部对流换热系数及摩擦系数分布 |
5.4.1 换热管沿轴向变化的局部对流换热系数和局部摩擦系数分布 |
5.4.2 换热管沿周向变化的局部对流换热系数分布 |
5.5 管内对流换热的场协同分析 |
5.6 管内传热面积对热力性能系数的影响 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 论文创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A 学位论文数据集 |
致谢 |
(10)螺旋扁管的强化换热性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 换热器的发展现状 |
1.2 螺旋扁管的国内外研究现状 |
1.2.1 螺旋扁管的结构形式及优点 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.2.3 国内研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 强化传热技术及场协同原理简介 |
2.1 强化传热评价准则 |
2.1.1 强换传热的目的 |
2.1.2 强化传热的途径 |
2.1.3 强化传热技术的发展 |
2.1.4 强化传热技术的效应评价准则 |
2.2 场协同理论在强化传热中的应用 |
2.2.1 对流换热的物理机制 |
2.2.2 对流换热的场分析 |
2.2.3对流换热过程中的场协同分析 |
2.2.4 场协同原理的应用 |
3 计算模型与公式 |
3.1 几何模型的建立 |
3.1.1 换热管几何尺寸的确定 |
3.1.2 建立几何模型 |
3.2 网格模型的建立 |
3.2.1 划分网格 |
3.2.2 网格独立性检验 |
3.3 边界条件和求解器设定 |
3.4 计算处理公式 |
4 结果分析与讨论 |
4.1 直扁管与直椭圆管的传热与流阻特性 |
4.1.1 不同长短轴比的直扁管传热与流阻特性对比 |
4.1.2 不同长短轴的直椭圆管传热与流阻特性对比 |
4.2 螺旋椭圆管和螺旋扁管的传热和流阻特性 |
4.2.1 螺旋扭曲管与光滑管传热和流阻特性的差异 |
4.2.2 长短轴比对螺旋管传热及流阻特性的影响 |
4.2.3 扭距对螺旋扁管换热性能的影响 |
4.3 偏心螺旋扁管的换热和流阻特性研究 |
4.4 三轴螺旋扁管的传热和流阻特性 |
结论 |
参考文献 |
附录 A符号说明 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、螺旋扭曲椭圆管层流换热与流阻特性模拟分析(论文参考文献)
- [1]扭曲管管壳式换热器壳程流动传热数值研究[D]. 杜拙. 兰州交通大学, 2021(01)
- [2]扭曲内肋管换热器换热与流阻特性数值研究[D]. 闫琪. 华北电力大学, 2020
- [3]椭圆扭曲螺旋管传热及流阻特性模拟研究[J]. 袁宇阳,王学生,陈琴珠. 高校化学工程学报, 2020(03)
- [4]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)
- [5]扭曲椭圆管管壳换热器壳程强化换热研究[D]. 陈文静. 兰州交通大学, 2020(01)
- [6]微米颗粒多相流强化换热机理及影响规律研究[D]. 王涛. 浙江工业大学, 2020(02)
- [7]脉动流场下波壁管内流体热质传递特性的数值模拟及实验研究[D]. 孙志强. 燕山大学, 2020(01)
- [8]凸胞管的强化换热特性研究及优化设计[D]. 张娟. 陕西科技大学, 2020(02)
- [9]三维内肋椭圆管换热与压降特性的研究[D]. 李帅. 重庆大学, 2019(01)
- [10]螺旋扁管的强化换热性能研究[D]. 谭翔兮. 大连理工大学, 2019(02)