半圆截面螺旋通道内三维层流流动的实验研究

采用实验方法测试了三维内肋螺旋管内的流动传热性能。实验用的螺旋管曲率δ=0.0663,测试段长1.15m,试验工质为水。对螺旋光管和两种不同结构尺寸的三维内肋管进行了测试,测量的雷诺数范围约为re=1000～8500。结果表明,三维内肋对螺旋管内的对流换热仍然有较大的强化效果,同时流阻也有一定程度的增加。与未加肋的螺旋光管相比,在测试的流动范围内,两种三维内肋管的平均换热强化比达1.71和2.03,热力性能系数为1.2～1.66。

运用k-ε紊流模型对空调硬座车内三维流场和温度场进行了数值模拟。将人体散热和太阳辐射作为能量方程的附加源项,采用有限容积法和交错网格将计算区域进行离散,用simple算法计算了空调硬座车内空气流动与传热问题。研究结果为空调车内气流组织的优化设计和舒适性评价提供了依据。

采用k-ε紊流模型模拟轿车空调系统暖风机内三维不可压缩稳态紊流内流场空气流动及传热过程,为暖风机性能分析、暖风机内涡流分析以及暖风机操纵机构受力分析提供了依据。

空调客车内风道三维湍流流动特性数值研究——采用湍流模型，运用区域扩张的整体求解方法，模拟了拥有复杂结构风道内的空气三维流畅及其送风口送风特性，并对风道结构进行了优化。

空调客车风道内湍流场的研究是空调客车风道设计的依据,同时探讨风道送风特性也是车室内气流组织研究的基础。采用k-ε湍流模型,运用区域扩充的整体求解方法,模拟了拥有复杂结构风道内的空气三维流场及其送风口送风特性,并对风道结构进行了优化

为了研究植物水分通道导管内流等雷诺数小于1的微通道内流流场特性,采用micro-piv试验测量技术和fluent软件,通过设置合适的多孔介质区域厚度与动量源项,建立多孔介质模型模拟壁面粗糙元影响的数值模拟方法,在雷诺数分别为0.15,0.25和0.35时,对断面尺寸为400μm×400μm的方截面直微通道内流流场进行研究,并将试验与数值模拟结果与直接对控制方程解析求解所得的解析解进行比较.结果表明:微尺度通道往往具有壁面相对粗糙度高的特性,该特性对通道内流场分布造成的影响,在雷诺数很低的情况下,仍然不可忽视.解析解是针对常规尺度通道推出的,未考虑微通道较高的相对粗糙度对流场的影响,虽然其流场速度廓线的变化趋势与试验值相近,但其值在距离流道中心小于0.04mm的主流区小于试验值,而在距离流道中心大于0.04mm的近壁区大于试验值.采用多孔介质模拟壁面粗糙元则可以有效地实现对方截面直微通道低雷诺数内流的模拟,试验值所得数据点与模拟值所成曲线重合.

空调铁路客车室内空气湍流场、温度场的研究是空调客车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础,本文采用k—ε湍流模型,固体区域应用区域扩充方法,对空调客车室内三维空气流场与温度场分布进行了数值模拟研究,为空调客车室内舒适环境的优化研究提供了依据。

用直接数值方法对高效液态锂铅包层内的金属流体三维mhd效应进行分析。用投影法对包含洛仑兹力源项的不可压navier-stokes方程求解,用相容守恒格式计算电磁力。研究了不同材料的流动通道插件(fci)对金属磁流体流速、mhd压降和电流流线分布的影响。主要分析了以下三种情况:无fci插件的通道内的流动状况;加入绝缘材料(碳化硅)的fci插件的通道内的流动状况;加入导电材料制成的fci插件的通道内的流动状况。验证了包层内部通过加入绝缘的fci可以有效地降低金属磁流体的mhd压降。对于绝缘fci压力平衡槽位于侧层的情况,由于压力平衡槽内部电流密度较大,在压力平衡槽位置,有很大的逆流出现。

空调车室内空气的速度场、温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础．空调客车运行环境恶劣，太阳辐射作用及复杂的车室内部结构等直接影响客车室内的温度场与空气速度场分布．采用κ－ε紊流模型及贴体坐标，应用整体求解法计算了空调车室内气固耦合传热问题，采用ｍｏｎｔｅｃａｒｌｏ法分析计算了太阳透射辐射在车室内各固体表面引起的附加热流变化，并以此作为能量方程的附加源项，对空调客车室内三维空气流场与温度场分布进行了数值模拟研究，为空调客车室内舒适环境的优化研究提供了依据

为了防止和消除双向流道泵装置进水流道内的漩涡和涡带,确保水泵机组的安全运行,在双向进水流道底部泵进口下方加设曲线导流墩。通过cfd软件对设导流墩的双向流道泵装置内部流动进行数值模拟,获得泵装置内部的三维流动速度场,并预测了泵装置的性能。结合模型泵装置试验的内外特性,着重研究了双向进水流道的出口流速分布及其对泵装置性能的影响。计算结果表明加设导流墩的双向进水流道出口断面流速分布较为均匀,流速均匀度达到93%,满足水泵运行的需要;装置性能良好,最优工况点的装置效率为68.89%。模型试验观测显示导流墩的设置有效地防止水泵进口下方涡带的产生,在各种试验工况下进水流道内均未发现涡带,水泵运转平稳无振动,可保证机组安全可靠运行。比较进水流道出口流速分布的计算结果与模型试验结果,二者在总体结构上相近,数值模拟对泵装置性能预测结果在最优工况点与试验结果基本吻合。

采用三维紊流模型,应用有限容积法计算了室内空调的气固耦合传热问题,并对室内空调的气流组织形式,主要是对流速场,温度场进行了数值模拟计算,为空调室内的气流组织形式的优化设计及舒适性提供了研究依据。

采用三维紊流模型,应用有限单元法计算了空调列车(硬座车)室内气固耦合传热问题,对空调列车室内气流组织,主要是速度场和温度场进行了数值模拟.研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响,以及送风温度对空调列车室内温度场的影响,为空调列车室内气流组织优化设计及舒适性研究提供了依据

利用phoenics数值模拟软件与piv实验技术结合方法,分析不同质量浓度、流量、工作介质的螺旋分离器螺旋流流场分布、压力场分布和涡量分布.结果表明:在螺旋分离器螺旋流中,其切向速度远大于轴向速度、径向速度,但径向速度很小,一般可以忽略;随着流量、聚合物质量浓度的增加,压力下降速度也增大;在螺旋分离器内部压力呈阶梯状下降,且压力变化并不均匀,靠近螺旋入口端的压力变化小于靠近螺旋出口端的;涡旋并没有在整个螺旋叶片间的旋转流道内产生,只是产生在贴近叶片上壁和下壁处,即在近壁处更易产生涡旋.该结果可为螺旋分离器内部螺旋流流场的研究提供借鉴.

实际工程项目的特殊几何布局要求应答器处于特殊金属腔体结构中,这严重阻碍了应答器与阅读器之间的正常电磁传播。为解决该特殊几何布局下,收发两端电磁耦合难问题,一款新型的短距离无线通信发射天线———半圆螺旋天线被用于取代传统的直螺旋线圈,有效地实现了阅读器与应答器之间能量和数据的一体化同步传输;该天线工作于13.56mhz、有效作用距离可达100mm.利用ansoft公司有限元法求解工具-高频结构仿真器(hfss),给出了半圆螺旋天线优化设计流程及主要工作特性,为同类问题提供了实际可参考的工程解决方案。

通过实验与三维数值模拟相结合的方法,对内置螺旋线圈平行平板通道的流动及传热特性进行了研究,发现相对于无扰流填充物的平板通道,螺旋线圈的应用能够显著地强化传热,相同re数下nu数增幅为29%~141%,相应地阻力系数增幅为26%~175%。数值模拟的结果显示,流体受螺旋线圈的诱导可产生多纵向涡流动,增强了速度在垂直于壁面方向的分量,同时导致温度场发生明显改变,使得速度场与温度梯度场的协同性能得到提升,从而强化了传热。在700<re<7500的范围内,通过对流动换热综合性能参数的比较发现,在re数较小时,强化传热后换热效果的提升要大于流动阻力的增加,而在re数较高时则相反。

通过建立数学模型,对大宽高比矩形通道单相低频脉动层流流动特性进行了分析。研究结果表明:低频率流量脉动未引起流体的速度分布变化,压降与流量间存在相位差,相位差仅与通道窄边尺寸、流体粘性及脉动周期相关。脉动周期及流体粘性越大,相位差越小;窄边尺寸越大,相位差越大。通过建立模型对上述现象进行了分析。

对s/d0=2.0,s/d0=2.5和s/d0=3.0的同轴环形通道螺旋管换热器分别进行了流动特性及阻力特性的实验研究,并和圆形管道的理论值进行比较。得出流体流速、压力、流量及同轴环形通道的几何参数等对同轴环形通道流动特性的影响。结果表明:在环隙宽度s和螺旋管外径d0相同的条件下,随着雷诺数re的增加,环形通道的进口阻力系数ξin、出口阻力系数ξout和总阻力系数ξz逐渐减小并逐渐趋于一定值;外圈环形通道的ξin、ξout、ξz均比中圈和内圈环形通道的大,但中圈和内圈环形通道的ξin、ξout、ξz相等;相同雷诺数条件下,s越小,流体在环形通道流动时,流体的进出口压力降δp就越大。

以空气和水为工质,对螺旋管内气液两相流动阻力特性进行了实验研究,得到了不同工况条件下螺旋管内阻力数据,分析了质量流量及干度对管内阻力的影响,采用回归分析法建立了螺旋管内摩擦阻力系数关系式,确立了摩擦阻力与相关物理量的函数关系,在此基础上建立了螺旋管内气液两相流动摩擦阻力的计算公式,并用未参加回归分析的实验数据验证了该阻力计算公式。结果表明,螺旋管内气液两相流摩擦阻力随干度的增加呈线性增加,随质量流量的增加呈指数增加,所建立的管内摩擦阻力计算公式的计算值与实验值吻合得较好。

构造了三维欧氏空间r~3中的螺旋面,该螺旋面平均曲率h和gauss曲率k满足线性关系lh+k=c(l≠0),并讨论了这类曲面的广泛存在性。

在双吸离心泵的设计中,半螺旋形吸入室应用极为广泛。该文运用流场计算软件fluent,基于reynolds时均方程和rngk-ε湍流模型,对双吸离心泵半螺旋形吸入室的流场进行了三维模拟。模拟结果显示流场速度变化较为均匀,表明这种半螺旋形吸入室作为双吸离心泵的吸入室是合适的。

该文依据雷诺相似准则,设计了办公房间实验模型,并利用"x"双斜丝探头和两个单斜丝探头对室内的三维湍流流场进行测量;通过cf-920频谱分析仪来分析流场内动态信号的频谱与相关性质.实验结果表明,气流的功率频谱密度没有较大的能量集中,属于宽频带信号,流场动态特性良好;同时,所设计的模型能够使办公房间内下部空调区域有效地、较全面地调整气流流动,提高了相应的经济效益.

针对简谐脉动层流条件下矩形通道内的阻力特性进行理论和实验研究。基于脉动条件下矩形通道内层流流动的数学模型,分析了脉动周期、脉动振幅等因素对摩阻常数的影响,并进行实验验证。结果表明:脉动层流摩阻常数与脉动周期、脉动振幅、通道高宽比和流体性质有关;层流摩阻常数理论值与实验值相吻合,脉动周期越小或相对振幅越大,层流摩阻常数的峰值越大、谷值越小,层流摩阻常数脉动的幅度越大。