混沌对流强化传热的场协同分析 被引量：5

1

作者 王永庆 董其伍 +1 位作者 刘敏珊 王丹 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第3期6-9,共4页

基于采用周期性计算模型得到的混沌对流流道内的流体流动与传热数值计算结果,应用场协同原理,对混沌对流内强化传热进行分析.分析了混沌流道截面上流场与温度场的协同关系,讨论了流道内不同雷诺数下Nusselt数与平均流速与温度梯度矢量... 基于采用周期性计算模型得到的混沌对流流道内的流体流动与传热数值计算结果,应用场协同原理,对混沌对流内强化传热进行分析.分析了混沌流道截面上流场与温度场的协同关系,讨论了流道内不同雷诺数下Nusselt数与平均流速与温度梯度矢量积和平均协同角的对应变化趋势,并与普通直流道内层流下的流动与传热场协同情况进行了对比.结果表明,混沌流道改变了流体在流道内速度场的分布,流场的变化影响了温度场的分布,使得两场的协同效果得到明显的改善,从而强化传热.在整个流道内,混沌对流的Nusselt数与速度和温度梯度两矢量的点积具有相同变化关系,混沌对流强化传热的根本机理是改善了两场的协同关系. 展开更多

关键词 混沌对流 场协同原理 传热强化 层流

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三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究 被引量：3

2

作者 古新 刘冰 +2 位作者 董其伍 刘敏珊 王永庆 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2012年第3期76-79,共4页

采用CFD数值模拟方法和折流板换热器、帘式折流片换热器周期性全截面计算模型,对两种换热器在正三角形布管方式下的传热系数、阻力、综合性能随Re数的变化情况进行了数值研究.研究结果表明,两种换热器对应的换热系数和壳程压力损失均随R... 采用CFD数值模拟方法和折流板换热器、帘式折流片换热器周期性全截面计算模型,对两种换热器在正三角形布管方式下的传热系数、阻力、综合性能随Re数的变化情况进行了数值研究.研究结果表明,两种换热器对应的换热系数和壳程压力损失均随Re数的增加而增大,折流板换热器的传热系数大于帘式折流片换热器,约是帘式折流片的1.32倍,但其阻力大幅高于帘式折流片换热器,是帘式折流片换热器的2.4倍左右,两种换热器的综合性能均随Re数的增大而下降,帘式折流片换热器的α/ΔΡ几乎是折流板换热器的2倍,体现了帘式折流片换热器在保持较高的传热效果的情况下,具有显著的流动减阻性能. 展开更多

关键词 换热器 折流板 帘式折流片 数值模拟

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缠绕螺纹管螺旋折流板换热器流动与传热数值分析 被引量：3

3

作者 王永庆 王芳芳 +2 位作者 古新 王丹 熊晓朝 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2019年第4期92-96,共5页

缠绕螺纹管螺旋折流板换热器中换热管是将外螺纹管与光管螺旋折流板相结合的新型结构.采用CFD分析软件FLUENT借助数值模拟方法,对缠绕螺纹管螺旋折流板换热器壳程传热机理进行分析,并与光管螺旋折流板换热器壳程特性进行对比.结果表明,... 缠绕螺纹管螺旋折流板换热器中换热管是将外螺纹管与光管螺旋折流板相结合的新型结构.采用CFD分析软件FLUENT借助数值模拟方法,对缠绕螺纹管螺旋折流板换热器壳程传热机理进行分析,并与光管螺旋折流板换热器壳程特性进行对比.结果表明,折流板螺旋角为10°、15°、20°,壳程Re在2 000~6 000条件下,缠绕螺纹管螺旋折流板换热器较光管螺旋折流板换热器综合性能提升4. 5%~14. 5%,传热系数提升4. 27%~23. 39%,温度场和压力场协同均较优. 展开更多

关键词 换热器 螺旋折流板 数值模拟 场协同 温度场

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螺旋槽管管内强化传热的三维数值模拟 被引量：3

4

作者 靳遵龙 李赵 +1 位作者 董其伍 刘敏珊 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第6期5-8,共4页

基于周期段模型,对不同结构参数的螺旋槽管管内流动和换热进行了三维数值模拟,得到了管内流体湍流流动的速度场和温度场的细观分布.结果表明,随着槽深增大,螺旋槽管换热性能增强的同时阻力系数也相应增大;随着螺距增大,其换热性能减弱... 基于周期段模型,对不同结构参数的螺旋槽管管内流动和换热进行了三维数值模拟,得到了管内流体湍流流动的速度场和温度场的细观分布.结果表明,随着槽深增大,螺旋槽管换热性能增强的同时阻力系数也相应增大;随着螺距增大,其换热性能减弱且阻力系数明显减小.最后,结合模拟结果数据,拟合出了努赛尔数Nu和阻力系数f的相应关联式. 展开更多

关键词 螺旋槽管 周期段 数值模拟 阻力性能 强化传热

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一种强化换热流道的传热特性及流体扩散性分析 被引量：3

5

作者 王永庆 朱冰 +1 位作者 赵頔 靳遵龙 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期41-45,共5页

以一种正交波纹流道为研究对象,应用CFD软件Fluent对其在低雷诺数下的特性进行了数值研究,并对数值结果进行了实验验证.研究表明,流体在较小的流速下,获得较好的传热效果.受流道的影响和流体黏性力的作用,随流体在流道中几何位置变化,... 以一种正交波纹流道为研究对象,应用CFD软件Fluent对其在低雷诺数下的特性进行了数值研究,并对数值结果进行了实验验证.研究表明,流体在较小的流速下,获得较好的传热效果.受流道的影响和流体黏性力的作用,随流体在流道中几何位置变化,流线间的相对位置与速度大小分布变化明显,在截面上形成了比较明显的二次流.流体受到了较大程度的拉伸与折叠作用,横截面内具有较大的横向速度分量且变化明显,流体在不同的几何位置处速度的大小与方向各不相同,不同位置处的流体质点受到不同的拉伸与折叠强度,形成复杂三维速度场,流道内形成较强的对流,增大了流体间的混合与传热.所得结论与研究方法可以为低雷诺数下流道内的传热、混合强化机理分析与结构优化提供参考. 展开更多

关键词 层流 传热强化 扩散性 对流传热

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四叶孔支撑板换热器壳程流态及其传热机制研究 被引量：2

6

作者 宫本希 王昊 +2 位作者 邢继远 王丹 王珂 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期148-154,共7页

为了研究四叶孔支撑板换热器壳程的流体流动和传热性能,利用CFD软件建立了周期性全截面的数值模型,研究了换热器壳程流体的流动形态及四叶孔板的间距和开孔高度对换热器壳程热工性能的影响。利用激光多普勒测速仪(LDV)测量了四叶孔支撑... 为了研究四叶孔支撑板换热器壳程的流体流动和传热性能,利用CFD软件建立了周期性全截面的数值模型,研究了换热器壳程流体的流动形态及四叶孔板的间距和开孔高度对换热器壳程热工性能的影响。利用激光多普勒测速仪(LDV)测量了四叶孔支撑板换热器壳程特殊点的轴向流速,将数值计算结果与实验结果进行对比,验证了数值模拟计算的可靠性。研究结果表明:换热器壳程流体总体呈纵向流动,四叶孔支撑板对其可以产生明显的射流作用;流体在通过第1块支撑板后,其流速具有明显的周期性;随着支撑板间距和开孔高度的减小,换热器壳程传热系数和压降均增大,而其综合性能降低,四叶孔板间距和开孔高度对壳程压降的影响程度强于对换热性能的影响;在雷诺数Re为10000~30000的范围内,得到了换热器壳程努塞尔数Nu和压降的实验关联式,两者计算偏差都在±10%以内。本文的数值模型及结果对于核电站系统中换热器的设计和应用提供了指导。 展开更多

关键词 换热器 四叶孔支撑板 激光多普勒测速仪 实验关联式

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换热器板管间隙对流动与传热的影响研究 被引量：3

7

作者 刘敏珊 文顺清 +1 位作者 董其伍 王永庆 《石油机械》 北大核心 2009年第2期19-21,共3页

折流板换热器中,由板壳间隙引起的漏流和由板管间隙引起的漏流均不利于壳程侧的传热。为此,通过数值模拟,以GB151—1999推荐尺寸为基准,对管壳式折流板换热器壳程内板管间隙对压降、传热系数以及综合性能的影响进行了研究与分析。计算... 折流板换热器中,由板壳间隙引起的漏流和由板管间隙引起的漏流均不利于壳程侧的传热。为此,通过数值模拟,以GB151—1999推荐尺寸为基准,对管壳式折流板换热器壳程内板管间隙对压降、传热系数以及综合性能的影响进行了研究与分析。计算中采用标准κ-ε方程,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。分析结果表明,当换热器壳程流体流量较小,板管间隙在小于等于国家一级管束基准间隙时,可以取得较好的传热效果,但较小的间隙使得压降增大,综合性能指标较差;当换热器壳程流体流量较大时,可以在充分考虑制造安装精度的前提下,适当减小板管间隙,以取得较好的传热效果。 展开更多

关键词 换热器 板管间隙 折流板 传热系数 综合性能

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变角度连续螺旋折流板换热器优化结构的数值研究 被引量：6

8

作者 刘敏珊 许伟峰 +2 位作者 王永庆 王丹 靳遵龙 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2015年第5期39-43,共5页

针对螺旋折流板换热器壳程进口螺旋流动未充分发展区域分布特点,提出了一种变角度螺旋折流板换热器模型,采用Realizable k-ε模型方程对两种折流板形式的换热器流动和传热特性进行了数值研究,并对换热器传热强化机理进行了分析.结果表... 针对螺旋折流板换热器壳程进口螺旋流动未充分发展区域分布特点,提出了一种变角度螺旋折流板换热器模型,采用Realizable k-ε模型方程对两种折流板形式的换热器流动和传热特性进行了数值研究,并对换热器传热强化机理进行了分析.结果表明：变角度螺旋折流板换热器能够减小壳程进口螺旋流动未充分发展段长度,增加壳程整体螺旋流动强度和流体流动传热速度场与温度场的协同性,强化换热器传热.螺旋角为10°＋20°和15°＋25°的变角度螺旋折流板换热器较常规螺旋折流板换热器综合性能分别提高7.10％～7.54％和2.88％ ～ 4.05％. 展开更多

关键词 换热器 变角度 螺旋折流板 结构优化 数值模拟

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三角区漏流对螺旋折流板换热器综合性能的影响 被引量：5

9

作者 刘敏珊 许伟峰 +2 位作者 靳遵龙 王永庆 王丹 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2014年第6期1-4,共4页

对螺旋角为15°、20°的1／3椭圆螺旋折流板换热器进行数值模拟，研究连续搭接相邻折流板间三角区漏流对换热器传热及阻力性能的影响．通过分析换热器存在三角区漏流与堵住三角区无漏流模型的模拟计算结果可知：三角区漏流使壳... 对螺旋角为15°、20°的1／3椭圆螺旋折流板换热器进行数值模拟，研究连续搭接相邻折流板间三角区漏流对换热器传热及阻力性能的影响．通过分析换热器存在三角区漏流与堵住三角区无漏流模型的模拟计算结果可知：三角区漏流使壳侧流体流动短路现象严重；三角区漏流使换热器整体传热系数、壳程压降、综合性能降低；堵住三角漏流区后，传热系数增加8．5％～11％，壳程压降增加幅度不大，综合性能增加8．1％～11．1％． 展开更多

关键词 换热器 螺旋折流板 漏流 数值模拟

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螺旋扁管的换热性能研究 被引量：18

10

作者 刘敏珊 宫本希 董其伍 《石油机械》 北大核心 2008年第2期22-25,83,共4页

以雷诺数小于1000的流体为研究对象进行模拟研究,比较螺旋扁管和螺旋椭圆扁管之间的差别,同时分析2种管横截面的场协同角,并与直扁管和直椭圆扁管进行对比。结果认为,2种螺旋管壁面努赛尔数随雷诺数的增大而增大,变化趋势逐渐减缓;2种... 以雷诺数小于1000的流体为研究对象进行模拟研究,比较螺旋扁管和螺旋椭圆扁管之间的差别,同时分析2种管横截面的场协同角,并与直扁管和直椭圆扁管进行对比。结果认为,2种螺旋管壁面努赛尔数随雷诺数的增大而增大,变化趋势逐渐减缓;2种螺旋管的综合性能评价因子随雷诺数的增大而增大,且螺旋扁管的要高于螺旋椭圆扁管,在此工况下应选用螺旋扁管。自支撑结构的螺旋管,在相同雷诺数下,螺旋椭圆扁管的压力损失小于螺旋扁管,但其传热性能却不如螺旋扁管。 展开更多

关键词 螺旋扁管 螺旋椭圆扁管 场协同角 传热性能 数值模拟

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防振条对蒸汽发生器U形管动态特性影响研究 被引量：7

11

作者 刘敏珊 王素珍 董其伍 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 2008年第2期48-51,共4页

应用ANSYS参数化设计语言对蒸汽发生器(SG)U形管流体结构耦联系统动态特性进行了数值模拟,着重考虑了防振条对U形管固有频率的影响.对U形管在空气中和水中的固有振动特性做了比较,并用统计回归给出了半经验公式.

关键词 流体结构耦联 固有频率 振动特性 ANSYS

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管壳式换热器模块综合模拟方法研究 被引量：3

12

作者 王丹 董其伍 刘敏珊 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2010年第3期20-24,共5页

通过对折流板管壳式换热器壳程流体流动和传热特性分析,提出了1种模块综合模拟方法.该方法将折流板管壳式换热器壳程分为进口段、周期段和出口段,并分别进行模拟计算,而后将各部分模拟结果进行综合得到整个壳程的温差和压力降.并通过管... 通过对折流板管壳式换热器壳程流体流动和传热特性分析,提出了1种模块综合模拟方法.该方法将折流板管壳式换热器壳程分为进口段、周期段和出口段,并分别进行模拟计算,而后将各部分模拟结果进行综合得到整个壳程的温差和压力降.并通过管壳式换热器传热性能实验和数值模拟结果进行对比,两者吻合较好,证明了该数值模拟方法的正确性.模块综合法可以减少计算模型的网格数量,提高计算速度,而且具有较高的精确性,可以用于较大型管壳式换热器的模拟计算,弥补了传统模拟方法的不足. 展开更多

关键词 管壳式换热器 数值模拟 进口段 周期段 出口段

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微细管内超临界CO_2对流换热研究 被引量：3

13

作者 杨凤叶 刘敏珊 +1 位作者 刘彤 刘遵超 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2014年第2期96-99,共4页

对超临界压力下二氧化碳在微细管内(D=0.4 mm)的对流换热进行了模拟研究,分析了二氧化碳物性变化对浮升力和换热效率的影响,并拟合出考虑浮升力时,微细管内超临界二氧化碳对流换热关联式.结果表明:二氧化碳物性的变化对浮升力的影响较大... 对超临界压力下二氧化碳在微细管内(D=0.4 mm)的对流换热进行了模拟研究,分析了二氧化碳物性变化对浮升力和换热效率的影响,并拟合出考虑浮升力时,微细管内超临界二氧化碳对流换热关联式.结果表明:二氧化碳物性的变化对浮升力的影响较大,在临界点附近,二氧化碳物性的剧烈变化,引起浮升力出现较大的降幅,传热出现强化;回归的对流传热关联式,可以很好的预测微细管内超临界二氧化碳对流换热的性能. 展开更多

关键词 超临界二氧化碳 对流换热 浮升力

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超临界CO_2汽车空调气冷器分配性能研究 被引量：2

14

作者 张丽娜 刘敏珊 董其伍 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第3期23-27,共5页

微通道平行流气冷器性能的好坏对超临界CO2空调系统的能效比影响很大,是整个制冷系统性能高低的关键.提出了新的微通道平行流气冷器整体结构建模方法,大大降低了网格划分时间及对计算机硬件的要求,提高了工作效率.对微通道平行流气冷器... 微通道平行流气冷器性能的好坏对超临界CO2空调系统的能效比影响很大,是整个制冷系统性能高低的关键.提出了新的微通道平行流气冷器整体结构建模方法,大大降低了网格划分时间及对计算机硬件的要求,提高了工作效率.对微通道平行流气冷器扁管与集流管组合结构进行了一系列优化设计,优化结果表明,最优的参数组合为扁管间距为8.8 mm,扁管长度为500 mm,扁管排数为10,扁管与集流管的组合深度为0.25.研究结果为新产品的工程应用提供参考. 展开更多

关键词 超临界CO2 汽车空调 气冷器 分配性能

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板翅式热交换器中一种新型正弦波纹流道的数值模拟 被引量：1

15

作者 郝建设 董其伍 +1 位作者 刘敏珊 王丹 《石油化工设备》 CAS 2012年第5期6-9,共4页

采用数值模拟方法对板翅式热交换器周期性正弦流道中层流流体的传热性能进行研究,得出了翅片流道截面结构尺寸、振幅和波长对正弦流道传热综合性能的影响。结果表明,传热综合性能随截面宽度增大而降低,随着波长的增大而增大。截面高度... 采用数值模拟方法对板翅式热交换器周期性正弦流道中层流流体的传热性能进行研究,得出了翅片流道截面结构尺寸、振幅和波长对正弦流道传热综合性能的影响。结果表明,传热综合性能随截面宽度增大而降低,随着波长的增大而增大。截面高度对传热综合性能的影响呈现出不规律性,当截面高度5mm时综合性能最佳。振幅对综合性能的影响随雷诺数不同而不同,Re=50时随振幅增大综合性能不断降低;Re≥100时,在相同Re下,随着振幅增大,综合性能也提高。模型截面宽度2.5mm、截面高度5mm、振幅2mm、正弦波长30mm时具有最佳的综合性能。 展开更多

关键词 板翅式热交换器 正弦流道 数值模拟 综合性能

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混沌对流中扩散性的数值计算及应用 被引量：1

16

作者 王永庆 董其伍 刘敏珊 《石油机械》 北大核心 2009年第8期4-7,108,共4页

根据混沌对流的流动特点,基于混沌动力学中的李雅普诺夫指数的数值计算,提出了混沌对流中扩散性的数值计算方法。将此法应用于混沌结构与普通结构的混沌对流与普通流中,分析了2种流体的扩散指数,并对照其传热特性,讨论了各流态中的流体... 根据混沌对流的流动特点,基于混沌动力学中的李雅普诺夫指数的数值计算,提出了混沌对流中扩散性的数值计算方法。将此法应用于混沌结构与普通结构的混沌对流与普通流中,分析了2种流体的扩散指数,并对照其传热特性,讨论了各流态中的流体扩散特性对传热强化的影响。结果认为,混沌结构流道内的流体扩散强度随着Re的增大而线性增大,同种混沌结构内流体的扩散性随流体流速线性增大,相对于普通层流,混沌对流的扩散性提高了流体宏观运动能携带热量的能力,强化了流体间的传热。 展开更多

关键词 混沌对流 扩散性 传热强化 李雅普诺夫指数

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帘式折流片换热器壳程流体流动死区研究

17

作者 古新 郝建设 +1 位作者 刘敏珊 朱培纳 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2013年第6期116-119,共4页

为掌握新型高效帘式折流片换热器壳程流动死区分布规律,采用CFD方法得到该换热器中停留时间分布(RTD)数据,研究表明:帘式折流片换热器壳程流动死区大小随着Re的增加而降低;流动死区分布规律受折流栅排列方式的影响,相同壳程Re下,折流栅... 为掌握新型高效帘式折流片换热器壳程流动死区分布规律,采用CFD方法得到该换热器中停留时间分布(RTD)数据,研究表明:帘式折流片换热器壳程流动死区大小随着Re的增加而降低;流动死区分布规律受折流栅排列方式的影响,相同壳程Re下,折流栅对称排列时死区大于折流栅同向排列时的死区,且均小于折流板换热器壳程流动死区.当Re=5 000,10 000,15 000时,折流栅对称排列时帘式折流片换热器壳程死区分别为折流板换热器壳程死区的59.23%、49.08%、46.06%;折流栅同向排列时分别为折流板换热器壳程死区的29.94%、25.32%、19.80%. 展开更多

关键词 流动死区 时间停留分布 帘式折流片

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折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能影响

18

作者 谭国锋 王珂 +1 位作者 王永庆 王丹 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2018年第6期74-77,共4页

利用CFD分析软件Fluent分别建立了安装角度为30°、45°、60°3种扇叶型折流板换热器周期性模型,对不同的流态进行数值模拟计算,研究了折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能的影响.结果显示:壳程流体在折流板引导下呈斜向... 利用CFD分析软件Fluent分别建立了安装角度为30°、45°、60°3种扇叶型折流板换热器周期性模型,对不同的流态进行数值模拟计算,研究了折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能的影响.结果显示:壳程流体在折流板引导下呈斜向流动,斜向流动能够有效抑制流体诱导振动;筒体附近流体流速较高,中心区域流速较低;不同流态下,随着安装角增大,换热器壳程压降降低,综合性能增高.安装角30°时换热器传热系数大于另外两者. 展开更多

关键词 扇叶型折流板 换热器 斜向流动 流体诱导振动 传热性能

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