一、低温流体质量流率测量误差计算方法(论文文献综述)
吉江[1](2021)在《有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究》文中研究表明伴随着国家空间探测任务的发展战略,液氦温区深低温制冷系统是实现空间探测任务的基础。根据深空探测不同的需求,探测器工作所需的制冷温度差异也比较大。机械式制冷机技术的迅速崛起使得大量的制冷机在空间探测任务中扮演十分重要的角色。由线性压缩机驱动的氦工质Joule-Thomson(J-T)制冷机凭借着高效率、结构紧凑、高可靠性等诸多优势得到了广泛的应用。而有阀线性压缩机则是在线性压缩机吸排气孔处设置一组进排气阀,通过阀片的单向截止作用,将工质的交变流动状态转换为单向流动。同时利用单向阀片力的平衡方程建立高低压力差,使得整个系统达到一定的压比,满足JT节流制冷对压比的需求。作为线性压缩机中的关键部件,对于单向阀结构参数、表面应力、运动特性等的研究对有阀线性压缩机性能和可靠性的提升尤为重要。据此,本文开展了以下研究工作:系统地阐述了线性压缩机和气阀的国内外研究状况,对基于计算机技术的有限元仿真方法进行了概述。并从线性压缩机和气阀的基本结构,工作原理以及气阀的基本要求等方面进行了介绍。作为有阀线性压缩机的关键部件,气阀设计的好坏对压缩机的输出特性起到了决定性的作用。首先,理论分析了流经气阀的阻力损失的来源以及影响压力损失大小的主要因素,从气阀升程和阀孔直径两方面展开对阀座流通面积和阀隙流通面积的研究。模拟计算了阀片不同升程和阀孔尺寸下,流经气阀的阻力损失,并通过静力学分析了气阀升程对其表面应力分布产生的影响。实验研究了不同气阀升程和阀孔直径对流经气阀的压力损失的影响。结果表明,合理的阀片升程下,压缩机压力损失降低了36.4%,与理论分析和模拟计算得到的规律保持一致。得到在设计气阀时,应合理考虑气阀升程和阀孔直径,尽可能增加气阀的流通面积,提高吸排气效率的结论。为了研究压缩机热力过程中流体工质压力的变化以及气阀的运动情况,本文基于气阀刚性体特征建立了流固耦合计算模型。实现了对压缩机热力过程的流固耦合求解计算,获得了循环过程中压缩机气缸内的压力、质量流率、气阀表面压差以及气阀位移的变化情况。并且通过实验验证了压缩机循环流固耦合模型能够完整的模拟压缩机工作过程的热力循环过程。流固耦合方法的建立为揭示气体流动和气阀运动耦合关系的求解以及合理的气阀结构设计提供了依据和方法。基于流固耦合计算得到的气阀表面压力变化情况,运用瞬态动力学计算了阀片在打开和关闭过程中的位移和速度随时间的变化情况。依据计算得到的阀片位移随时间的变化曲线,可以判断阀片在启闭过程中与升程限制器的碰撞反弹过程以及阀片是否处于非正常工作状态。通过分析不同刚度的阀片其运动特性曲线的差异,得出了从减小阀片颤振、改善阀片延时关闭现象、降低吸气过程气体回流损失、提高吸气进气量等方面考虑,本文研究的阀片的刚度应设置在478.7N/m左右的结论。搭建了气阀刚度对压缩机性能影响规律探究的实验台,发现刚度为478.7N/m的进气阀片在相同的条件下可以达到较大的压比和流量。其在表面压差作用下,能够迅速打开并及时关闭,具有较好的压缩机输出性能,与模拟分析的结论一致。
赵永胜[2](2021)在《多通道抽气式温度测量装置结构优化研究》文中指出目前,非接触式测温以其可视化高和可实现实时在线监测的优势成为炉内温度测量的主流测量方法,但由于炉内高温烟气中的碳灰颗粒的存在和自身温度场重建算法的局限性,影响了非接触式测温的准确性,甚至无法使用。而为了获取炉内某一特定区域的确切温度和了解炉内局部燃烧状况,有必要开发一套基于直接接触式原理的温度测量装置,这不仅满足了非接触式测温的原位校准需求,还有利于监测燃料在炉膛内燃烧及污染物生成状况,对于判断、预测和诊断锅炉燃烧状态具有重要意义。因此,本文针对炉内高温烟气温度检测的需求,围绕炉内温度和气氛影响两个关键技术问题,在综述国内外有关温度测量技术的基础上,首先采用理论分析的方法完成了烟气与热电偶接点的热平衡分析,同时基于传热学传热控制原理依次针对辐射传热、对流传热及热传导分别采取了相应传热强化或削弱措施,然后基于数学软件Matlab的内置函数对采取的技术措施进行了理论探究,分析了遮罩罩层数随烟气温度升高测量误差的变化规律,得出了增加遮热罩层数可以有效减小测量误差,遮热罩层数增加与测量误差减小的非线性关系,确定了遮热罩层数大于等于二层即可满足本文测测量误差的需求;同时,进行了多通道抽气式温度测量装置的初步设计或提出了一种炉内高温烟气温度与成分协同测量方法。其次,针对多通道抽气式温度测量装置的关键测温部位-多通道烟气流通结构建立几何模型,采用CFD数值模拟的方法,构建了多通道烟气流通结构模型,进行了 1)初步设计中遮热罩层数与装置测温误差的关系,并探究了遮热罩结构与遮热罩黑度对测量误差的影响,得出增加遮热罩外壁面类翅片或减小内壁面的黑度可以有效减少测量误差;2)探究了烟气非等速流动对测温误差的影响,确定了温度测量采取等速采样的必要性,并指出了采用等速采样后的测量误差满足本文测量误差要求;3)探究了烟气中炭灰颗粒等离散相颗粒对测温误差的影响,明确了测量误差随烟气颗粒大小和颗粒辐射变化及颗粒撞击作用的变化规律;4)探究了烟气不同组分对测温误差的影响,得出了类似氧气或氮气这类对称结构烟气分子为热辐射透明介质,对测温误差无影响可以作为载流气体分子,而类似二氧化碳或水蒸气这类非对称结构烟气分子对测温误差影响较大的结论。最后,本文综合遮热罩、流速、烟气特性等因素对装置测量误差影响程度,完成了结构优化和尺寸定型及制造加工,并进行了实验验证结果满足误差要求。因此,完成了一套基于多通道抽气式温度测量装置的开发或提出了一种高温测温方法,实现了精确获取炉内某一特定区域的确切温度和了解炉内局部燃烧状况的目标,解决了目前炉内高温烟气环境下温度测量误差不高的问题。
王科技[3](2021)在《竖直管内超临界CO2流动与传热特性的数值模拟和实验研究》文中进行了进一步梳理作为一种流体工质,超临界CO2广泛应用于布雷顿循环发电、印刷电路板换热器和制冷系统中,对应的流动和传热特性具有重要的研究意义。本文以超临界CO2为研究对象,采用实验和数值模拟的方法,对超临界CO2在圆管、方管以及半圆管内竖直向上流动时的流动传热特性进行了研究。数值分析了管径、流动方向、热流密度、质量流率和浮升力等因素对于超临界CO2流动传热特性的影响。通过搭建了超临界CO2实验台,开展了超临界CO2的实验研究,获得了限定工况下的流动和传热特性。主要工作如下:1.验证分析了三种湍流模型,验证结果表明k-ε Realizable增强壁面函数湍流模型与实验值吻合较好,并基于验证结果分析了圆管内流场和物性参数的分布。2.分析了入口压力、质量流率、热流密度、入口温度、流动方向和管径对于超临界CO2在圆管内竖直向上流动传热的影响,并分析原因,利用最小二乘法根据数值模拟所得数据拟合得到了准则关联式。3.分析了浮升力和流动加速度对于竖直管内超临界CO2流动传热的影响,竖直向上流动时,浮升力抑制传热,竖直向下流动时,浮升力强化传热。并且分析4个浮升力参数的适用性以及阈值,结果表明BuL数描述浮升力的影响最为准确,通过修改了BuL数的阈值,使其更精确地描述浮升力的影响。4.搭建了超临界CO2实验台,进行了超临界CO2在竖直管内流动传热的实验探究。实验结果表明,超临界CO2竖直向上流动时浮升力增强传热,直向下流动时,浮升力抑制传热,热流密度越高的条件下效果越明显。
谭甜甜[4](2021)在《不同受限条件下的矩形火行为特性研究》文中研究指明前人对开放空间条件下矩形火的燃烧行为进行了一系列的研究,发现针对方形和圆形火源建立的一些模型并不适用于矩形火。由于火场环境复杂,火灾的发展过程在很多情况下会受到一定环境因素的限制,如:墙壁等建筑物的存在会限制羽流卷吸空气,火焰的形态、燃烧热反馈机理等也会与开放空间情况下有所不同。受限空间内的火灾产生的热量不易散出,可能会进一步加速火势的发展,具有较强的破坏性。因此,需要对不同受限环境下的矩形火燃烧行为和烟气运动特性进行深入系统的研究。本文采用实验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,对开放空间、贴壁受限、墙角受限、狭长空间(隧道)受限情况下的矩形火行为进行了系统的研究,揭示了火焰脉动频率、火焰高度、辐射热反馈、羽流温度和速度分布、烟气运动特性等相关规律。主要包括以下四个方面的内容:对开放空间内不同长宽比(n)的矩形气体火进行实验研究。通过实验测量得到不同高度水平截面上矩形火羽流的温度和速度分布。在连续火焰区域矩形火源中心线上的温度为一定值,速度随高度(Z)的增大而增大;在间歇火焰区羽流速度不受Z的影响,温度随Z的增大而减小。建立了矩形火源中心线的温度和速度分布模型。提出了计算方形和矩形火源的羽流高斯半宽的经验公式。最后,根据提出的温度速度分布模型,通过积分计算得到连续和间歇火焰区域的羽流质量流量预测公式。当火源热释放热速率相同时,同一高度上的羽流质量流量随着n的增大而增大。实验研究了开放空间和侧壁限制情况下的矩形池火(乙醇和正庚烷)。得到不同受限条件下不同燃料火源的火焰高度和燃料质量损失速率随火源长宽比的变化规律。乙醇燃料在开放空间和贴壁受限情况下的火焰高度均随着n的增大而减小。正庚烷燃料在开放空间情况下的火焰高度均随着n的增大而减小,但在贴壁受限情况下呈现相反规律。分别建立了两种燃料在不同受限条件下的无量纲火焰高度表达式。通过理论分析结合实验数据,揭示了不同受限条件下矩形池火的传导热反馈和辐射热反馈变化规律。乙醇和正庚烷池火的传导热反馈分数随火源长宽比的增加而增加。正庚烷池火的辐射热反馈分数大于乙醇池火。开展贴壁和墙角受限条件下的矩形丙烷气体火实验,研究两种受限条件下矩形火的火焰脉动频率和火焰高度随火源长宽比的变化规律。发现在贴壁受限情况下火焰脉动频率和火源的有效卷吸周长随着n的增大先增大后减小,火焰高度随着n的增大先减小后增大。在墙角受限情况下,火焰脉动频率和火源的有效卷吸周长随着n的增大而增大,火焰高度随着n的增大而减小。进一步引入火源的有效卷吸周长建立了适用于开放空间、贴壁和墙角受限情况下的火焰脉动频率模型和火焰高度预测模型,并通过与前人的实验数据对比验证了模型的可靠性。通过数值模拟、理论分析和实验对比验证相结合的方法,定量研究了贴壁和墙角受限条件下的矩形火源的卷吸行为,建立了矩形火羽流卷吸的预测公式。采用数值模拟的方法,研究了火源形状对全尺寸隧道内烟气运动和温度分布的影响。通过模拟结果得出随着火源长宽比的减小或热释放速率的增加,逐渐由浮力羽流撞击隧道顶棚转变为连续火焰撞击隧道顶棚,同时一维水平蔓延阶段的起始位置与火源之间的距离也随之增大。当火源的热释放速率恒定时,烟气质量流量随火源长宽比的减小而减小,当n从11减少到1时,烟气质量流量减少23%。采用量纲分析方法,分别得到了一维水平蔓延阶段的起始位置和烟气质量流量与火源长宽比之间的关系。此外,以一维水平蔓延阶段初始位置的温度为参考值,建立了隧道顶棚下方纵向烟气温度分布的表达式。
骆洋[5](2021)在《歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究》文中提出近几十年来,高功率电子设备快速上升的功率消耗对散热提出了更高的要求,相比于常规尺寸的换热器,微通道换热器因其紧凑结构和优秀性能得到了工业界和学术界的重视。歧管式微通道(Manifold Microchannel,MMC)热沉是微通道热沉中的一种特定结构设计,同时具备优秀的换热性能与较低的压降损失。虽然目前微通道沸腾散热技术研究广泛,但是对MMC流动沸腾的研究尚有很大不足。本研究计划通过开发流固热耦合微尺度相变求解程序,设计装配MMC热沉实验测试系统,对MMC的换热压降特性以及两相流型规律进行数值和实验研究。本文首先构建开发了数值求解程序,通过二维方腔热毛细流动、二维非平衡液滴复原、螺旋盘剪切流、加热面单气泡生长等验证算例,对两相流相界面捕捉重构、表面张力、相变模型等方面进行了讨论和验证。随后,针对矩形截面微通道内的饱和流动沸腾现象,本文不仅对单气泡沸腾生长过程进行了工况变量分析,而且针对环形流动沸腾进行了微通道尺寸参数变化时的流动与换热对比。结果显示矩形微通道加热面出现气泡生长时有助于强化传热,而提升入口Re数、改变换热面的亲水性、使两个生长的气泡融合等措施能够显着提升气泡生长时的微通道换热性能;在其他条件一定时,矩形微通道环形流动沸腾存在最优宽高比,使液膜厚度较薄以实现高换热性能,但也容易因此出现局部干涸而导致传热恶化。在对MMC热沉结构进行数值计算后发现,微通道的结构尺寸和歧管的类型对热沉内流动与换热性能影响显着。微通道宽度wc、翅片宽度wf、进出口宽度比例等微通道几何尺寸参数在特定的运行工况下,均存在较为合理的值使热沉模块可以兼顾换热性能与压损特性。根据歧管通道结构特点,本文对Z、C、H和U四种类型的歧管结构进行了研究。结果显示Z型和C型歧管通道结构具有较大的流动不均匀性,H型和U型歧管结构使通过微通道的流量分布更均匀;热沉中的流动沸腾流型随着热流增加大致按照泡状流、弹状流、间歇流与环形流的基本流型进行演变;受歧管结构对流动的限制作用,Z型歧管和C型歧管结构在高热流工况下容易在出口歧管通道中形成空泡率较高的间歇流和环形流;当控制运行工况完全相同的条件下,U型歧管结构产生最好换热性能的同时也拥有最小的压力损失。最后本文设计装配了MMC热沉实验测试模块,在进行可视化实验研究后发现流动沸腾使MMC的换热性能得到提升,当增加入口质量流量和入口过冷度时有助于延缓起始沸腾点的发生;提升流量将增加MMC散热模块的进出口压降,但使用较低入口过冷度的工质有助于降低压降。在逐渐加大热流密度的过程中,发现热沉中两相流型基本可以分为气泡流和交叉流两类。
王磊[6](2021)在《竖直烧结管内降膜蒸发过程传热及污垢特征研究》文中认为传热传质是能源利用的一个重要方式,而换热器表面污垢的存在却大大恶化了传热的效率。更加值得注意的是,在工业废水蒸发、浓缩、回收过程中这种沉积物的恶化效果更加严重,因此,对于降膜蒸发过程中的污垢问题研究更有重要意义。本文自主设计、搭建了竖直单管降膜蒸发实验台,并在此实验台上完成了对4种测试管的传热性能和污垢沉积特征的实验,利用将实验后的管子切割后称量的方法以获得测试管内的污垢质量分布特征。本文的基本研究内容和创新性成果如下:(1)对不同流量下不锈钢光管、不锈钢粉末烧结管和聚四氟乙烯涂层管内降膜蒸发过程的换热系数进行了测量,并将不同测试管的换热系数进行了对比,探究管型对渗透率的影响,以及流量、渗透率等对换热系数的影响。(2)对不同的烧结管、光管进行加速污垢实验,以管内降膜蒸发过程的污垢热阻变化来表示其表面碳酸钙晶体的沉积曲线。探究了温度对污垢热阻和碳酸钙晶体形貌的影响,以及不同烧结管型下的渗透率对沉积物的冲刷作用。(3)对管内的光滑表面和涂层表面进行加速污垢实验,利用切割后称量的方法获得了实验后测试管内局部污垢质量的线性分布规律,研究了流速、温度以及涂层对分布规律的影响。对其进行了总结,提出了描述管内污垢分布特征的关联式,误差在±15%以内。本文所提出的利用换热介质的渗透来减少污垢沉积的方法对于管内外是同一种介质的换热器而言具有重要的现实意义;对于局部污垢质量分布的定量研究在污垢问题上是开创性的,对于换热器的抗垢设计改进具有重要意义。
张超勇[7](2020)在《电场与声场协同强化微细通道传热及压降特性研究》文中研究说明微细通道具有体积小、换热效率高、工质需求量少的优点,在解决小尺寸、大热通量的散热问题上具有广阔的应用前景。为获得传热性能更好的微细通道换热设备,将电场与声场两种主动强化传热技术引入到微细通道中,研究单一物理场和混合物理场协同作用下微细通道内R141b流动沸腾传热与压降特性,主要研究内容如下:(1)实验研究单独电场、声场作用下微细通道内R141b流动沸腾传热特性。发现在电场作用下传热系数随着电压的增大而增大,电压为800V时的传热系数提高57%;在声场作用下的传热系数与声场布置方式有关,布置出口超声波、进口超声波以及进出口超声波的强化传热效果依次增强,进出口同时施加超声波时的传热系数提高75%。(2)实验研究电场与声场协同作用下微细通道内R141b流动沸腾传热特性。对电压与声场频率协同、电压与声场功率协同以及电压与声场进出口协同三种情况进行了讨论。研究发现电场与声场协同作用下的强化传热效果显着增强,电场与声场协同作用的强化因子最大可以达到2.24。(3)利用COMSOL软件模拟通道内气泡周围电场与声场的分布情况,结合高速摄像仪发现,在电场与声场协同作用下,通道内的气泡数量有所增多,声场产生的微型气泡逐步成长为小气泡后被压迫在换热壁面上抖动,对于受限气泡也有类似的运动规律,气泡行为变化促使固有弯月面区向薄液膜区转变,提升了微细通道沸腾传热能力。(4)实验研究单独电场、单独声场和电场与声场协同作用下的流动沸腾压降特性。结果表明,在电场与声场协同作用下的总压降增大了15.8%,单位长度两相摩擦压降会随着电场强度与声场强度的增大有所增大,协同作用下的两相压降大于单一物理场的两相压降。此外,电场与声场的作用使得通道内的气泡运动更加复杂剧烈,加剧了通道内的不稳定性。
丁锐[8](2020)在《发散冷却在高超声速飞行器上的应用可行性研究》文中认为高超声速飞行器飞行速度的进一步提高,使得飞行器前缘、发动机推力室等关键部位面临的热环境更加恶劣。发散冷却作为当前最为高效的主动热防护技术,不仅可以利用多孔介质材料提高冷却效率,改善温度均匀性,而且可以定时、定位、定量地控制冷却过程,有助于实现大面积、可重复使用的热防护,促进热防护系统的智能化调控。但是,将这个技术真正推向实用还有很多问题需要论证和解决。例如,在飞行器前缘,气动热和气动力分布极不均匀,在滞止点处,发散冷却系统既需要大量的冷却剂来应对极高的滞止温度和热流,又不得不克服极高的气动力阻碍将大量冷却剂供应到位,实现冷却剂向各局部位置的按需供应是一个巨大的挑战。本文采用经过实验数据验证的热流固耦合数值方法,对发散冷却系统的冷却机理和非均匀供冷方法进行了深入研究,主要工作如下:(1)针对平板发散冷却结构上下游温度和热流分布不均匀的问题,提出空间间断的发散冷却方案。数值结果表明:壁面耦合传热效应随着冷却剂注射量的增加变得更加重要,且相比于单发散面发散冷却结构,壁面耦合传热效应对间断发散面发散冷却结构的冷却效果影响更大,在设计和分析中不可忽略。此外,间断发散冷却结构能够通过调整不同发散面的孔隙率,有效控制冷却剂向局部位置的分配,提高冷却剂热沉利用率,改善冷却温度均匀性。所建立的孔隙率组合预测模型可以计算选取实现相同冷却剂分配的各种孔隙率组合,有助于进一步优化间断发散冷却系统,满足系统在重量、力学强度等方面的约束。(2)针对高超声速飞行器前缘楔形结构上气动热和气动力分布极不均匀的问题,讨论了使用上述间断发散冷却方案的可行性。研究主要从三方面展开:首先采用单发散面结构分析了冷却剂注射量和发散面长度对发散面下游有效气膜覆盖长度的影响,发现单发散面结构无法使用较少的冷却剂实现高超声速前缘结构的有效热防护。接着比较了单发散面和间断发散面两种结构的冷却效果,发现相同冷却剂消耗总量下,间断发散结构可以通过调整不同发散面上的冷却剂分配显着扩大有效热防护面积,适用于对大面积热防护和轻质系统有严苛要求的长航时高超声速飞行环境。最后,使用全场耦合的数值模型,分析了在高超声速飞行环境下,通过改变间断发散结构不同发散面的孔隙率来调整冷却剂分配情况的可行性,结果表明,能够迅速找到一组孔隙率组合,实现目标中的冷却剂分配。(3)针对发散冷却所用的多孔介质材料力学强度有所下降、孔隙率难以灵活调整的问题,提出一种气膜-发散双层组合冷却结构。通过对平板双层组合冷却结构的数值分析发现:外部发散冷却层能够有效抑制内部气膜冷却的冷却剂抬升效应,使流出的冷却剂气膜贴壁覆盖,而且,随着发散冷却层厚度增加,冷却效果有所改善,随着发散冷却层孔隙率增加,冷却效果变差。此外,比较了均匀气膜孔布局和三组非均匀气膜孔布局下双层组合冷却结构的冷却效果,发现通过调整内层气膜孔布局,在高温位置布置更为密集的气膜孔,可以在更大范围内有效改善冷却温度的均匀性。(4)针对高超声速飞行器楔形前缘的气动热防护问题,讨论了在高超声速条件下应用上述气膜-发散双层组合冷却结构的可行性。这部分研究首先分析了气膜孔布局对双层组合冷却结构冷却特性的影响,发现随着气膜孔数量的增加,冷却效果先改善、后恶化,存在一个最优的气膜孔布局方案。随后讨论了双层组合冷却结构不同部位的冷却机理,发现驻点区域由喷出逆向射流孔的冷却剂形成伞状低温区加以保护,中段区域的冷却剂由气膜孔输送到多孔介质层,并向四周扩散,产生发散冷却效果,下游区域则主要由外部气膜阻热和内部对流换热双重效果形成保护。最后,针对驻点下游出现温度峰值的问题,提出局部延长气膜孔深度的解决方案,并通过数值分析验证了这一改进措施的可行性。
马欢[9](2020)在《大型间接空冷系统热力特性与空气侧流场优化研究》文中指出间接空冷是一种利用空气自然通风冷却循环水并最终带走机组乏汽余热的冷却技术,因其显着的节水效益而在我国北方富煤缺水地区具有很好的应用前景,但是间接空冷系统实际运行容易受到环境因素的影响,从而使机组面临夏季出力不足、冬季散热器受冻的难题。本文以某典型600MW超临界机组间接空冷系统为研究对象,围绕不同环境条件下间接空冷系统特性与优化理论及方法开展研究工作,论文主要内容为:1、提出了一种耦合循环水和空气两种工质沿程流动与换热的空冷塔数值计算模型。基于所建立的循环水网管流量分配模型计算了三角散热器和冷却扇区的循环水流量,进而采用多孔介质模型和热量体积源项法建立了散热器进气压损和空气受热过程模型,基于分布参数法分段计算了散热器的水-空气换热量,并进一步将凝汽器热力特性计算嵌入到空冷塔的数值模拟中,得到了不同环境条件下的机组背压。2、基于散热器进气方式的分析建立了散热器两冷却柱进气速度与进气偏斜角的函数关系。研究了不同环境条件下进气方式、进气偏斜角和进气速度对各方位散热器性能的影响机制,并掌握了散热器两冷却柱散热性能随圆周角变化的规律。研究表明随着圆周角从0°(或180°)接近90°,散热器进气偏斜角逐渐增大,冷却柱A的散热性能逐渐恶化,而冷却柱B性能先略微提升而后不断下降。当风速增大时,散热器进气偏斜角及两冷却柱散热性能随圆周角的变化幅度均会增大,但是散热器进气速度和散热量沿圆周角的分布特征几乎不会随环境温度的变化而变化。3、提出了空冷塔散热量与环境温度和环境风速相关联的无量纲函数表达式,从而建立了空冷塔整体通风散热的热力计算理论模型。将不同环境温度下空冷塔散热量之比转换成换热温差之比的函数,并进一步考虑环境风速的影响建立了空冷塔散热量与环境风速以及自然通风作用下塔顶热羽出流速度的函数关系。算例表明本文所建立的理论模型能够准确预测不同环境温度和风速下空冷塔的散热量,可应用于同类型大尺寸空冷塔的热力性能预测。4、通过进气条件及塔内流场的变化揭示了散热器顶角对各方位散热器性能以及塔内空气上升流速度分布的影响规律。散热器顶角增大将有效改善散热器的进气条件,尤其会显着增强迎风散热器的进气量,从而提升了环境风作用下单个散热器的热力性能,然而散热器顶角的增大加剧了散热器之间进气和散热的不平衡,导致塔内空气上升速度的分布更加不均匀。研究还表明空冷散热器阻力特性表达式中的指数越大,散热器之间的散热不均越小。5、针对挡风墙墙后回流造成的局部散热器进气和散热恶化问题,提出了依据散热器进气偏斜角旋转挡风墙的优化布置策略,结果表明该布置策略通过抑制墙后回流来改善散热器的进气流场,可以减小散热器之间的性能偏差,从而有效提升了环境风作用下空冷塔的散热能力。6、针对低温环境下散热器百叶窗漏风造成的空冷塔冷却能力过剩的问题,提出了一种通过部分可透风塔壳引入塔外冷空气的优化策略。研究了不同风速下各方位散热器百叶窗的漏风量分布以及塔内流场分布特征,得到了相应风速下间接空冷系统安全运行的极限环境温度,进而分析了部分可透风塔壳的作用效果,结果表明正面可透风塔壳可有效降低各方位散热器百叶窗的漏风量,提高机组背压和循环水出塔温度,从而拓宽了系统安全运行的可行域。7、提出了一种适用于大尺寸空冷塔进气喷雾预冷的多计算域嵌套模拟方法,实现了不同特征尺寸内喷雾蒸发和空冷塔通风散热的耦合计算。研究了空冷塔实际通风条件下的喷雾蒸发特性,并定量分析了不同喷雾条件对空冷塔热力性能的提升效果,结果表明喷雾冷却在提升空冷塔散热的同时降低了塔内气温以及自然通风速度,而通风速度的下降又促进了液滴蒸发并增强了冷却效果。研究还表明空冷塔散热器前实际通流面积的收缩不利于液滴蒸发和水蒸气扩散,尤其是多喷嘴预冷系统中不同位置喷射间容易形成相互干扰,导致液滴蒸发率显着下降。8、针对集成空冷、脱硫以及排烟功能的“三塔合一”系统,研究并阐明了塔内外空气流动特征对烟气抬升扩散的影响机制,结果表明环境风作用下塔内空气上升流的下风偏斜和气流旋转加剧了烟气的塔内扩散,增大了含有高浓度二氧化硫的烟气与空冷塔内壁的接触面积,而塔顶出口热羽的不均匀分布以及热羽的下洗作用增大了烟气与塔外壁背风部分的接触面积。9、针对烟气对空冷塔内外壁可能造成的污染问题,提出了在空冷塔进气混合阶段和混合后气流上升阶段分别进行塔内流场重构的优化策略,算例表明所提两种优化策略均可有效降低塔内空气上升流的混乱程度并抑制热羽下洗,从而减小了烟气与空冷塔内外壁的接触面积,提升了烟气在大气环境中的下游扩散通道。
刘佳明[10](2020)在《基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究》文中指出超临界流体技术在能源,化工等领域有着广泛的应用。超临界流体的流动、传热研究对其技术的高效应用具有重要意义。当温度跨越拟临界点时,超临界流体物性会产生剧烈的变化,其与非线性湍流随机运动强烈耦合,导致流动传热特性变得非常复杂,其中伴随的传热恶化现象严重威胁设备的安全性。由于超临界条件下的实验测量手段的限制,传统的实验方法很难研究其中的复杂过程和机理。而基于传统雷诺平均(RANS)的传统CFD方法除不能获得详细的湍流场特征之外,还缺乏变物性条件下的湍流模型和湍流热通量模型,导致计算结果误差较大。直接数值模拟(DNS)方法,不需要任何模型,可以精确模拟湍流流动和传热过程。不仅能够深入分析超临界流体湍流换热过程的复杂机理,还可以获得大量详细的湍流流动及传热数据,为建立超临界条件下的湍流换热模型提供基础。因此,本论文基于DNS方法,发展超临界流体湍流换热DNS并行计算程序,数值模拟超临界水在圆管通道内的湍流流动及传热过程,研究超临界流体热对流中复杂湍流换热机理。本文首先基于Fortran语言、MPI/OPM混合并行方法,开发了超临界流体湍流换热的DNS并行计算程序。程序基于有限差分法,通过时空交错网格对动量与标量方程进行离散化处理,且动量方程和标量方程采用不同的离散格式和阶数,其中动量方程的离散阶数分别有二和四阶;标量方程的离散格式有二阶的QUICK格式以及三阶和五阶的WENO格式等。第三章开展强加热空气在圆管内的湍流流动传热过程DNS模拟,并与详细的实验数据进行比较,验证程序对变密度湍流场计算的精度和可靠性。结果表明本文的计算数据与实验符合很好。同时对空气热对流中的湍流再层流化过程进行了分析,发现强加热导致的气体膨胀加速会导致湍流不断衰减,进而引起对流传热恶化。进一步的分析表明,湍流衰减主要是由于近壁面高温低速流体发射和低温高速流体扫略的相干结构减弱所导致。第四章开展不同超临界压力下流体的湍流换热机理研究。选取P0=23MPα和P0=25MPα,开展了加热圆管内超临界水的湍流换热DNS模拟。研究结果表明,相比于常物性热对流,超临界流体在热对流过程中无量纲摩擦系数和换热系数(努塞尔数)都显着下降。当超临界压力更接近拟临界压力Ppc=22MPα时,物性脉动更剧烈,导致湍流衰减更显着,无量纲摩擦系数和换热系数下降也更明显。通过对摩擦系数与努塞尔数的FIK分解发现,摩擦系数Cf与努塞尔数Nu的下降主要是由于湍流衰减,导致湍流贡献减少引起,并且随着压力更接近临界压力,湍流贡献减少越显着。进一步研究还发现,在超临界流体湍流热对流中,物性脉动变化非常剧烈,比如密度脉动方差(?),比热脉动方差(?),导致了与传统流体湍流换热的不同。在超临界流体的湍流热对流中,密度脉动相关项ρ’u”v”与平均密度相关项-ρu”v“数量级相当,在湍流流动及换热中有重要作用。剧烈的物性脉动也使得经典的壁面湍流平均速度和平均温度尺度律不再适用。第五章开展不同加热条件下超临界流体的湍流换热特性研究。研究发现在高热流密度下,加速参数Kυ增大到1.5 × 10-6附近时,流动开始从湍流向层流态过渡。在湍流态阶段,由于壁面切应力减小,壁面摩擦系数下降;之后由于层流态的出现,壁面切应力与粘度增加,导致摩擦系数上升。其中,负的湍流应力产生项逐渐增加导致湍流应力下降,进而湍动能的衰减,湍流换热减弱,努塞尔数的下降。第六章开展浮力对超临界流体湍流换热的影响机理研究。通过研究不同浮力条件下上升加热圆管内超临界水湍流换热,发现弱浮力条件导致超临界流体传热恶化,而强浮力条件会导致换热增强。随着浮力的进一步增强,超临界流体的壁面摩擦系数也逐渐增加,努塞尔数增加,湍流换热的能力增强。这主要是因为浮力的间接效应使得速度分布出现M型速度分布,导致湍动能产生,湍动能在速度梯度较大的区域增加,改善了湍流的产生,强化了换热;另一方面,湍动能的浮力产生项也随着浮力增大而增大,进一步强化了湍流换热。通过对比DNS与基于湍流模型的RANS结果,发现RANS计算中存在湍动能及湍动能产生等被严重低估、湍流普朗特数模型偏差较大、缺少浮力产生项模化方法等问题。第七章开展流动雷诺数对超临界流体湍流换热的影响分析。发现了雷诺数增加导致湍流显着增加,高温流体与低温流体对流增强,最终导致湍流核心区域的平均焓上升。主要原因是,雷诺数的增加导致湍动能产生与湍流应力产生进一步增强,因此湍流强度进一步增加。雷诺数导致湍流强度的增加主要体现在热端跨临界区域,而冷端由于远离跨临界区域,湍流强度变化较小。当雷诺数增加时,传统的速度与温度尺度律偏差也显着增大。综上所述,本文采用DNS方法对超临界流体的湍流热对流过程进行精细的数值模拟,获得大量详实而精确的平均及瞬时流场和温度场数据。在此基础上,对超临界湍流热对流中由于物性剧烈变化引起的复杂湍流流动及换热机理进行深入分析和研究,为建立适用于超临界流体流动及传热分析的工程计算模型提供基础条件。
二、低温流体质量流率测量误差计算方法(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、低温流体质量流率测量误差计算方法(论文提纲范文)
(1)有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.1.1 压缩机气阀的应用 |
1.1.2 气阀面临的研究难点 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 线性压缩机国内外研究概况 |
1.2.2 线性压缩机气阀的国内外研究概况 |
1.2.3 有限元方法的发展概况 |
1.3 本文的研究内容 |
第2章 线性压缩机和气阀的结构与工作原理 |
2.1 线性压缩机的基本结构与工作原理 |
2.1.1 线性压缩机的基本结构 |
2.1.2 线性压缩机的工作原理 |
2.1.3 压缩机的主要性能参数 |
2.2 气阀的基本结构与工作原理 |
2.2.1 气阀的基本结构 |
2.2.2 气阀的工作原理 |
2.2.3 气阀的基本要求 |
2.3 本章小结 |
第3章 气阀压力损失的研究 |
3.1 气阀对压力损失影响的理论分析 |
3.1.1 流经气阀的压力损失 |
3.1.2 气阀的通流面积 |
3.1.3 气阀升程的选取 |
3.2 流经气阀的阻力损失的有限元仿真 |
3.2.1 仿真计算模型和边界条件的设置 |
3.2.2 气阀升程模拟结果分析 |
3.2.3 阀孔尺寸模拟结果分析 |
3.3 气阀表面应力分析 |
3.3.1 结构静力学分析基础 |
3.3.2 材料属性设定 |
3.3.3 载荷及约束的施加 |
3.3.4 气阀静力学计算结果 |
3.3.5 网格无关性验证 |
3.4 气阀压力损失的实验研究 |
3.4.1 测试系统及误差分析 |
3.4.2 气阀升程的影响分析 |
3.4.3 阀孔流通直径的影响分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于气阀刚性体的流固耦合研究 |
4.1 流固耦合方法介绍 |
4.1.1 有限元分析理论 |
4.1.2 流场控制方程 |
4.1.3 结构场控制方程 |
4.1.4 网格划分技术 |
4.2 压缩机热力学与气阀动力学的流固耦合模拟 |
4.2.1 流固耦合计算模型 |
4.2.2 边界条件的处理 |
4.2.3 流固耦合计算结果分析 |
4.3 流固耦合方法的实验验证 |
4.3.1 气缸内的变化 |
4.3.2 气阀表面的压力分布 |
4.3.3 压缩机的质量流量 |
4.4 本章小结 |
第5章 气阀动力学研究 |
5.1 气阀运动特性研究 |
5.1.1 气阀动力学分析基础 |
5.1.2 网格划分与单元选择 |
5.1.3 接触关系的处理 |
5.2 气阀动力学计算结果分析 |
5.2.1 阀片启闭过程的运动特性分析 |
5.2.2 气阀刚度对阀片运动特性的影响 |
5.3 实验结果分析 |
5.3.1 气阀的刚度 |
5.3.2 气阀刚度的影响分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 创新点 |
6.3 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 |
(2)多通道抽气式温度测量装置结构优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 非接触式测温 |
1.2.2 接触式测温 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 本文主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 本章小结 |
第2章 多通道抽气式温度测量装置设计 |
2.1 装置设计思路 |
2.2 热平衡分析与模型简化 |
2.3 关键结构的理论分析 |
2.3.1 遮热罩层数对热电偶测温影响的理论分析 |
2.3.2 热电偶接点与烟气入口最优距离的理论分析 |
2.4 装置结构设计 |
2.4.1 装置系统构成 |
2.4.2 装置特点 |
2.5 本章小结 |
第3章 多通道烟气流通结构数学模型建立 |
3.1 引言 |
3.2 烟气物性计算 |
3.2.1 燃料燃烧烟气计算 |
3.2.2 烟气比热容和动力粘度及密度 |
3.2.3 烟气导热系数与普朗特数 |
3.3 数学模型 |
3.3.1 基本控制方程 |
3.3.2 湍流模型 |
3.3.3 辐射模型 |
3.3.4 组分输运模型与离散相模型 |
3.4 几何模型建立与边界条件确定 |
3.4.1 几何模型建立 |
3.4.2 边界条件确定 |
3.5 网格划分与网格无关性验证 |
3.5.1 网格划分 |
3.5.2 网格无关性验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 多通道烟气流通结构优化研究 |
4.1 验证遮热罩对测温误差的影响 |
4.1.1 遮热罩层数 |
4.1.2 遮热罩结构 |
4.1.3 遮热罩黑度 |
4.2 烟气非等速流动对测温误差的影响 |
4.3 烟气碳灰颗粒对测温误差的影响 |
4.3.1 颗粒直径 |
4.3.2 颗粒碰撞 |
4.3.3 颗粒辐射 |
4.4 烟气不同组分对测温误差的影响 |
4.4.1 烟气中对称结构分子 |
4.4.2 烟气中非对称结构分子 |
4.5 影响因素评价 |
4.6 本章小结 |
第5章 多通道烟气流通结构的实验验证 |
5.1 测温装置装配图 |
5.2 实验方法及实验工况 |
5.3 实验验证系统 |
5.4 实验验证结果 |
第6章 全文总结与建议 |
6.1 全文总结 |
6.2 未来研究建议 |
附图 |
附表 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间参研项目和发表专利及获得荣誉 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)竖直管内超临界CO2流动与传热特性的数值模拟和实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 超临界流体简介 |
1.3 超临界压力流体物理性质 |
1.4 超临界CO_2流体传热的研究进展 |
1.4.1 超临界CO_2流动影响因素 |
1.4.2 传热恶化机制 |
1.4.3 浮升力和流动加速度对超临界流体传热的影响 |
1.4.4 数值模拟研究进展 |
1.5 现有研究不足 |
1.6 本文主要内容 |
第2章 竖直管内超临界CO_2的数值计算 |
2.1 数值传热学简介 |
2.2 数值计算模型基本介绍 |
2.2.1 控制方程及边界条件 |
2.2.2 物理模型 |
2.2.3 超临界压力CO_2的数值计算要点 |
2.2.4 网格无关性验证 |
2.2.5 湍流模型的验证 |
2.3 结果分析 |
2.3.1 速度场分布 |
2.3.2 温度场分布 |
2.3.3 热物性分布 |
2.3.4 湍动能分布 |
2.4 本章小结 |
第3章 竖直管内超临界压力CO_2传热影响因素分析 |
3.1 引言 |
3.2 传热特性影响因素 |
3.2.1 入口压力对传热性能的影响 |
3.2.2 质量流率对传热性能的影响 |
3.2.3 热流密度对传热性能的影响 |
3.2.4 入口温度对传热性能的影响 |
3.2.5 流动方向对传热性能的影响 |
3.2.6 管径对传热性能的影响 |
3.3 传热关联式的确定 |
3.3.1 最小二乘法确定步骤 |
3.3.2 关联式的确定 |
3.4 本章小结 |
第4章 浮升力和流动加速度对超临界CO_2传热影响的研究 |
4.1 引言 |
4.2 浮升力和热速度对传热的影响分析 |
4.3 浮升力准则的评价与改进 |
4.4 流动加速度对传热的影响 |
4.5 方形管内浮升力对超临界CO_2流动传热的影响 |
4.5.1 超临界CO_2在方形管内温度和流场分布 |
4.5.2 超临界CO_2在方形管内对流换热分析 |
4.6 半圆形管内浮升力对超临界CO_2流动传热的影响 |
4.6.1 超临界CO_2在半圆形管内流场分布 |
4.6.2 超临界CO_2在半圆形管内对流换热分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 竖直管内超临界CO_2流动传热的实验分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验目的 |
5.3 实验系统介绍 |
5.3.1 实验系统原理 |
5.3.2 实验段介绍 |
5.4 实验步骤 |
5.5 误差分析 |
5.5.1 传热面积不确定度 |
5.5.2 温度不确定度 |
5.5.3 加热量不确定度 |
5.5.4 对流换热系数不确定度 |
5.6 实验数据分析 |
5.6.1 入口压力为7.7MPa时数据分析 |
5.6.2 入口压力为8.2MPa时数据分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的论文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(4)不同受限条件下的矩形火行为特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 开放空间火羽流特征参数研究现状 |
1.2.2 贴壁受限火羽流特征参数研究现状 |
1.2.3 墙角受限火羽流行为研究现状 |
1.2.4 狭长空间(隧道)内矩形火的研究现状 |
1.3 本文的研究内容 |
1.4 本文的章节安排 |
参考文献 |
第2章 实验装置和数值模拟方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验装置 |
2.2.1 模拟火源 |
2.2.2 不同受限条件下的实验台 |
2.3 测量系统 |
2.3.1 燃料质量测量 |
2.3.2 气体流量测量 |
2.3.3 温度和辐射测量系统 |
2.3.4 速度测量系统 |
2.3.5 视频采集与图像处理 |
2.4 数值模拟方法 |
2.4.1 模拟原理介绍 |
2.4.2 模型的建立和验证 |
2.5 本章小结 |
本章符号 |
参考文献 |
第3章 开放空间下火源长宽比对羽流温度、速度和质量流量分布的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验设计 |
3.3 矩形火源的湍流火焰温度和速度分布规律的统一预测模型 |
3.3.1 矩形火羽流的温度和速度分布规律 |
3.3.2 矩形火羽流温度和速度的高斯分布模型 |
3.3.3 矩形火源中心线的温度和速度分布规律研究 |
3.3.4 矩形火羽流温度和速度的高斯半宽预测模型 |
3.4 矩形火羽流质量流率变化规律 |
3.5 辐射误差与不确定度分析 |
3.6 本章小结 |
本章符号 |
参考文献 |
第4章 开放空间和贴壁受限情况下的矩形火源火焰形态和燃烧反馈机制 |
4.1 引言 |
4.2 实验设计 |
4.3 侧壁和火源长宽比对质量损失率的影响 |
4.4 侧壁和火源长宽比对火焰形态的影响 |
4.4.1 火焰形状 |
4.4.2 火焰高度 |
4.5 侧壁和火源长宽比对燃烧热反馈的影响 |
4.5.1 传导热反馈 |
4.5.2 辐射热反馈 |
4.6 本章小结 |
本章符号 |
参考文献 |
第5章 贴壁和墙角受限情况下的矩形火燃烧特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验设计 |
5.3 贴壁和墙角受限情况下的火焰高度 |
5.4 贴壁和墙角受限矩形火羽流的脉动频率 |
5.4.1 影响受限火羽流脉动频率变化的因素 |
5.4.2 受限火羽流脉动频率模型 |
5.5 贴壁和墙角受限矩形火源的卷吸速率 |
5.5.1 数值模型的建立 |
5.5.2 贴壁和墙角受限火羽流的卷吸速率 |
5.6 本章小结 |
本章符号 |
参考文献 |
第6章 狭长受限空间内矩形火源长宽比对烟气运动和温度分布影响的研究 |
6.1 引言 |
6.2 数值模型 |
6.3 一维蔓延阶段起始位置的确定 |
6.4 火源的长宽比和热释放速率对隧道内烟气质量流量的影响 |
6.5 隧道顶棚下方的纵向烟气温度分布 |
6.6 本章小结 |
本章符号 |
参考文献 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本文结论 |
7.2 本文创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
在读期间取得的研究成果与获得的奖励 |
(5)歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号表 |
1.绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 歧管式微通道换热研究进展 |
1.2.1 歧管式微通道热沉简介 |
1.2.2 MMC单相流实验研究 |
1.2.3 MMC单相流数值研究 |
1.2.4 MMC流动沸腾实验研究 |
1.2.5 MMC流动沸腾数值研究 |
1.2.6 研究中的不足与启示 |
1.3 本文的研究目标与章节内容安排 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 章节内容安排 |
2.流动沸腾数值模型 |
2.1 引言 |
2.2 VOF方法 |
2.2.1 简介 |
2.2.2 基本控制方程 |
2.2.3 表面张力 |
2.2.4 S-CLSVOF相界面捕捉方法 |
2.2.5 模型验证 |
2.3 气液相变模型 |
2.3.1 简介 |
2.3.2 Lee模型 |
2.3.3 Schrage模型 |
2.3.4 Rattner&Garimella模型 |
2.3.5 模型验证 |
2.4 湍流模型 |
2.5 流固热耦合 |
2.6 小结 |
3.矩形截面微通道内饱和流动沸腾机理的数值研究 |
3.1 引言 |
3.2 矩形微通道内壁面附着单气泡生长 |
3.2.1 数值模型 |
3.2.2 单气泡生长换热特性 |
3.2.3 雷诺数、接触角与表面张力的影响 |
3.2.4 加热面双气泡合并的影响 |
3.3 不同宽高比矩形微通道内环形流动沸腾 |
3.3.1 数值模型 |
3.3.2 液膜厚度分布规律 |
3.3.3 环形流动沸腾换热特性 |
3.4 本章小结 |
4.微通道结构对歧管式微通道热沉沸腾换热的影响 |
4.1 引言 |
4.2 数值模型 |
4.2.1 控制方程 |
4.2.2 MMC的单相流验证 |
4.2.3 MMC的两相流验证 |
4.2.4 算例设置 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 微通道宽度 w_c和微通道翅片厚度 w_f的影响 |
4.3.2 进出口宽度比γ的影响 |
4.4 本章小结 |
5.歧管类型对歧管式微通道热沉换热性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 数值模型 |
5.2.1 控制方程 |
5.2.2 计算域设置 |
5.2.3 网格无关性检验 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 单相流流量分配 |
5.3.2 两相流型分布 |
5.3.3 沸腾换热特性 |
5.3.4 压降分布 |
5.4 本章小结 |
6.歧管式微通道热沉过冷流动沸腾的可视化实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验系统与数据处理方法介绍 |
6.2.1 实验系统介绍 |
6.2.2 歧管式微通道测试模块 |
6.2.3 实验操作方法 |
6.2.4 数据处理 |
6.2.5 不确定度分析 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 歧管式微通道单相流动换热与压降验证 |
6.3.2 沸腾曲线 |
6.3.3 换热系数变化规律 |
6.3.4 压降特性 |
6.3.5 流型分析 |
6.4 本章小结 |
7.总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
个人简介及在学期间发表的学术论文 |
(6)竖直烧结管内降膜蒸发过程传热及污垢特征研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 污垢研究简介 |
1.2.1 污垢的定义及发展历程 |
1.2.2 污垢的生长过程 |
1.2.3 污垢的分类 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 影响因素 |
1.3.2 污垢的应对策略研究 |
1.3.3 降膜蒸发过程污垢的研究 |
1.4 本课题研究内容介绍 |
1.5 本章小结 |
2 实验系统搭建及其介绍 |
2.1 实验系统介绍 |
2.1.1 过热蒸汽回路 |
2.1.2 硬水回路 |
2.1.3 实验系统整体冷却回路 |
2.2 实验段介绍 |
2.3 实验参数测量 |
2.3.1 流量测量 |
2.3.2 温度测量 |
2.3.3 压力测量 |
2.3.4 表面粗糙度测量 |
2.3.5 导热系数测量 |
2.3.6 实验数据采集 |
2.4 实验系统操作软件 |
2.5 实验系统保温 |
2.6 本章小结 |
3 实验操作及数据处理 |
3.1 实验操作 |
3.1.1 实验硬水配制 |
3.1.2 实验系统操作流程 |
3.1.3 实验注意事项 |
3.2 数据处理 |
3.3 误差分析 |
3.3.1 直接测量误差 |
3.3.2 间接测量误差 |
3.4 本章小结 |
4 烧结管内传热及污垢实验结果 |
4.1 实验台验证 |
4.1.1 气密性验证 |
4.1.2 降膜过程观察 |
4.1.3 热平衡实验 |
4.1.4 重复性实验 |
4.1.5 污垢模型预实验 |
4.2 实验工况 |
4.3 传热实验结果分析 |
4.4 污垢特征实验结果分析 |
4.4.1 温度对污垢热阻影响 |
4.4.2 管型对污垢热阻的影响 |
4.4.3 渗透过程分析 |
4.5 本章小结 |
5 管内污垢质量分布 |
5.1 污垢质量称量方法 |
5.2 实验工况 |
5.3 温度和速度影响 |
5.3.1 温度影响 |
5.3.2 流速影响 |
5.4 聚四氟乙烯涂层对污垢分布的影响 |
5.4.1 传热对比 |
5.4.2 污垢分布对比 |
5.5 污垢质量分布 |
5.6 本章小结 |
6 总结及展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(7)电场与声场协同强化微细通道传热及压降特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景意义 |
1.2 电场强化传热研究 |
1.3 声场强化传热研究 |
1.4 复合强化传热研究 |
1.5 课题来源及主要研究内容 |
第二章 电场与声场强化传热及模拟分析 |
2.1 微细通道流动沸腾传热区域 |
2.2 电场强化传热原理 |
2.2.1 电场力对汽泡的作用 |
2.2.2 抽吸现象 |
2.3 Bjerknes力 |
2.3.1 主Bjerknes力 |
2.3.2 次Bjerknes力 |
2.4 电场与换能器布置方案 |
2.5 电场与声场在通道内的分布情况 |
2.5.1 电场分布模拟 |
2.5.2 声场分布模拟 |
2.6 本章小结 |
第三章 微细通道流动沸腾实验平台及实验方法 |
3.1 流动工质的选择 |
3.2 微细通道流动沸腾实验平台 |
3.2.1 实验系统 |
3.2.2 实验段 |
3.2.3 数据采集系统 |
3.3 实验工况与步骤 |
3.3.1 实验工况 |
3.3.2 实验步骤 |
3.4 数据处理及误差分析 |
3.4.1 传热数据处理 |
3.4.2 压降数据处理 |
3.4.3 误差分析 |
3.5 本章小节 |
第四章 电场与声场协同作用下微细通道传热特性 |
4.1 单一物理场强化传热 |
4.1.1 电场作用下局部传热系数 |
4.1.2 声场作用下局部传热系数 |
4.2 电场与声场协同强化传热 |
4.2.1 电场与不同频率声场协同 |
4.2.2 电场与不同功率声场协同 |
4.2.3 电场与不同进出口声场协同 |
4.3 电场与声场协同可视化研究 |
4.3.1 单一物理场可视化 |
4.3.2 电场与声场协同可视化 |
4.4 电场与声场协同传热机理分析 |
4.4.1 气泡成核 |
4.4.2 气泡受力分析 |
4.4.3 受限气泡大小分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 电场与声场协同作用下微细通道压降特性 |
5.1 单一物理场作用下压降特性 |
5.1.1 电场作用下的压降特性 |
5.1.2 声场作用下的压降特性 |
5.2 电场与声场协同作用下的压降特性 |
5.2.1 总压降 |
5.2.2 两相压降 |
5.2.3 单位长度两相摩擦压降 |
5.3 电场与声场协同作用下微细通道不稳定性 |
5.3.1 压降时域特性 |
5.3.2 压降频域特性 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
主要研究结论 |
本文研究特色与创新点 |
建议和展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附录 |
(8)发散冷却在高超声速飞行器上的应用可行性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号对照表 |
英文字母 |
希腊字母 |
下标 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 高超声速飞行技术 |
1.1.2 高超声速飞行的热防护需求 |
1.1.3 高超声速飞行的热防护技术 |
1.1.4 发散冷却技术和其他冷却技术的比较 |
1.2 发散冷却研究总结 |
1.2.1 发散冷却的原理 |
1.2.2 发散冷却的分类 |
1.2.3 发散冷却过程的影响参数表 |
1.3 发散冷却研究的不足 |
1.3.1 发散冷却系统的减重需求 |
1.3.2 发散冷却过程冷却机理的理解和应用 |
1.3.3 发散冷却主动控制冷却剂输运和分配的方法 |
1.3.4 复杂特性多孔材料的加工和替代方案 |
1.3.5 完整发散冷却系统的热-流-固耦合研究 |
1.4 本文的研究内容 |
第2章 发散冷却在高超声速流场中的全场耦合数值模型 |
2.1 对理论、实验和数值方法的总体讨论 |
2.2 发散冷却研究的经验关系式法 |
2.2.1 无壁面射流时壁面温度和热流的计算 |
2.2.2 有壁面射流时壁面温度和热流的计算 |
2.3 发散冷却研究的半经验半仿真方法 |
2.4 发散冷却研究的数值仿真方法 |
2.4.1 高超声速流场中的气动热力分析模型 |
2.4.2 多孔介质内的单相发散冷却模型 |
2.4.3 高超声速流动中全场耦合的单相发散冷却模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 平板间断发散冷却结构的冷却特性分析 |
3.1 本章引言 |
3.2 数值方法 |
3.2.1 几何结构和计算域 |
3.2.2 边界条件和网格无关性验证 |
3.2.3 验证数值方法的准确性 |
3.3 结果分析 |
3.3.1 单发散面下耦合壁面和非耦合壁面的冷却效果比较 |
3.3.2 间断发散面下耦合壁面和非耦合壁面的冷却效果比较 |
3.3.3 不同孔隙率组合下间断发散冷却结构的冷却剂分配特性 |
3.4 本章结论 |
第4章 高超声速楔形前缘上间断发散结构的冷却特性研究 |
4.1 本章引言 |
4.2 数值方法 |
4.2.1 几何和物理模型 |
4.2.2 数学模型和边界条件 |
4.2.3 数值处理 |
4.2.4 数值验证 |
4.3 数值结果的分析和讨论 |
4.3.1 单发散面结构的下游气膜冷却特性 |
4.3.2 双发散面发散冷却结构的设计和特性 |
4.3.3 对双发散面发散冷却结构的单通道冷却剂供应策略 |
4.4 本章结论 |
第5章 平板气膜-发散双层组合冷却结构的冷却特性研究 |
5.1 本章引言 |
5.2 数值方法 |
5.2.1 几何模型和计算域 |
5.2.2 数值方法及验证 |
5.3 数值结果和讨论 |
5.3.1 单层气膜冷却和双层组合冷却的冷却特性比较 |
5.3.2 单层气膜冷却和双层组合冷却的冷却机理分析 |
5.3.3 多孔介质层厚度和孔隙率对双层组合冷却效果的影响 |
5.3.4 均匀气膜孔布局和三种非均匀气膜孔布局的冷却效果比较 |
5.4 本章结论 |
第6章 高超声速前缘气膜-发散双层结构的冷却特性研究 |
6.1 本章引言 |
6.2 数值方法 |
6.2.1 几何模型 |
6.2.2 物理过程和数学模型 |
6.2.3 边界条件 |
6.2.4 数值方法 |
6.2.5 数值验证 |
6.3 数值结果分析 |
6.3.1 双层组合冷却结构的冷却特性 |
6.3.2 双层组合冷却结构的冷却机理 |
6.3.3 对双层组合冷却结构的进一步改善 |
6.4 本章结论 |
第7章 总结与展望 |
7.1 主要内容和结论 |
7.1.1 平板间断发散冷却系统的冷却效果和供应特性 |
7.1.2 间断发散冷却结构应用于高超声速前缘的可行性研究 |
7.1.3 平板气膜-发散双层组合冷却结构的冷却特性 |
7.1.4 双层组合冷却结构应用于高超声速前缘的可行性研究 |
7.2 本文创新点 |
7.3 未来工作方向 |
7.3.1 相关改进结构的加工、装配和高超声速考核实验 |
7.3.2 完美多孔介质材料的设计方法 |
7.3.3 发散冷却瞬态过程的建模和研究 |
7.3.4 对发散冷却结构热应力和热应变的考虑 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
在读期间的学术成果 |
学术论文 |
申请专利 |
科研项目 |
(9)大型间接空冷系统热力特性与空气侧流场优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.2 国内外研究动态 |
1.2.1 空冷散热器特性研究 |
1.2.2 间接空冷塔性能研究方法 |
1.2.3 间接空冷塔热力性能及空气动力场研究 |
1.2.4 间接空冷塔增效及防冻技术研究 |
1.2.5 三塔合一系统热力特性和烟气扩散研究 |
1.3 本文主要内容 |
参考文献 |
第二章 间接空冷系统热力特性的数学建模 |
2.1 引言 |
2.2 间接空冷系统数值计算模型 |
2.2.1 几何结构及尺寸 |
2.2.2 循环水系统网管流量分配模型 |
2.2.3 间接空冷塔通风散热的数学模型 |
2.2.4 数值计算域及网格划分 |
2.2.5 边界条件及计算方法 |
2.2.6 间接空冷塔与凝汽器的特性耦合 |
2.3 不同模型处理方法的对比与分析 |
2.4 模型验证 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 间接空冷系统热力特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 不同环境条件下间接空冷系统性能变化规律 |
3.2.1 环境风对间接空冷塔通风和散热的影响 |
3.2.2 环境温度对间接空冷塔通风和散热的影响 |
3.2.3 间接空冷系统热力参数随环境条件的变化关系 |
3.3 不同环境条件下空冷塔热力性能分析及理论建模 |
3.3.1 环境温度对空冷塔性能影响的理论分析 |
3.3.2 环境风速对空冷塔性能影响的理论分析 |
3.3.3 不同环境条件下空冷塔热力性能理论计算的流程 |
3.3.4 理论计算模型的验证与分析 |
3.4 三角散热器顶角对空冷塔热力性能的影响 |
3.4.1 针对散热器顶角变化的模型验证 |
3.4.2 散热器数量恒定时散热器顶角对空冷塔性能的影响 |
3.4.3 塔基直径恒定时散热器顶角对空冷塔性能的影响 |
3.4.4 散热器阻力特性对空冷塔性能的影响 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 间接空冷系统空气场的优化组织 |
4.1 引言 |
4.2 通过挡风墙优化组织散热器进气流场 |
4.2.1 挡风墙宽度和高度的影响 |
4.2.2 挡风墙数量的影响 |
4.2.3 挡风墙旋转的影响 |
4.2.4 挡风墙旋转的优化布置 |
4.3 通过扇区调度优化组织散热器进气流场 |
4.3.1 扇区切除后循环水流量再分配的结果 |
4.3.2 侧面扇区切除后空冷塔热力性能的变化 |
4.3.3 迎风扇区切除后空冷塔热力性能的变化 |
4.4 通过可透风塔壳对塔内外流场重构 |
4.4.1 设计理念与作用机制 |
4.4.2 空冷塔漏风的模型处理 |
4.4.3 百叶窗全关时漏风作用对间接空冷系统性能的影响 |
4.4.4 漏风作用下可透风塔壳对间接空冷系统特性的改善效果 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 间接空冷系统喷雾预冷的增效研究 |
5.1 引言 |
5.2 耦合液滴蒸发和空冷塔自然通风作用的综合数值模型 |
5.2.1 欧拉框架下的气相方程 |
5.2.2 拉格朗日框架下的液滴追踪方程 |
5.2.3 多计算域嵌套模拟的方法 |
5.2.4 液滴蒸发和空冷塔自然通风作用的耦合计算程序 |
5.2.5 模型与方法的验证 |
5.3 间接空冷系统喷雾预冷效果分析 |
5.3.1 喷雾条件对空冷塔通风和散热的影响 |
5.3.2 不同喷雾条件下液滴的蒸发特性 |
5.3.3 环境条件对喷雾预冷效果的影响 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 三塔合一系统热力特性及烟气扩散特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 三塔合一系统热力特性及烟气扩散特性 |
6.2.1 三塔合一系统结构布置 |
6.2.2 三塔合一系统数值模型的验证 |
6.2.3 内置排烟对空冷塔热力特性的影响及塔内烟气扩散规律 |
6.3 空冷塔内部流场重构对三塔合一系统性能的影响 |
6.3.1 三塔合一系统塔内流场重构策略 |
6.3.2 空冷塔通风和散热性能的变化 |
6.3.3 烟气塔内抬升扩散特性的变化 |
6.3.4 烟气塔外抬升扩散特性的变化 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 结论与展望 |
7.1 论文的主要工作与结论 |
7.2 论文的主要创新点 |
7.3 论文进一步研究方向 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研项目 |
致谢 |
(10)基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 超临界流体 |
1.2 超临界流体流动传热研究现状 |
1.2.1 超临界流体湍流换热实验研究 |
1.2.2 超临界流体湍流换热数值研究 |
1.3 本文主要工作 |
第2章 控制方程和数值方法 |
2.1 引言 |
2.2 控制方程 |
2.3 数值格式 |
2.3.1 时间-空间离散 |
2.3.2 时空-交错网格 |
2.4 半隐迭代 |
2.5 边界条件 |
第3章 强加热空气湍流换热的直接数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 计算设置 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 湍流统计 |
3.3.2 摩擦系数与努塞尔数恒等式 |
3.3.3 象限分析 |
3.3.4 瞬时场分析 |
3.4 小结 |
第4章 不同超临界压力对超临界流体湍流换热的影响 |
4.1 引言 |
4.2 计算设置 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 超临界压力对系统平均量的影响 |
4.3.2 超临界压力对摩擦系数与努塞尔数恒等式的影响 |
4.3.3 超临界压力对湍流量的影响 |
4.3.4 超临界压力对物性变化的影响 |
4.3.5 超临界压力对平均方法的影响 |
4.3.6 超临界压力对尺度律的影响 |
4.3.7 超临界压力对流动结构的影响 |
4.4 小结 |
第5章 不同加热条件对超临界流体湍流换热的影响 |
5.1 引言 |
5.2 计算设置 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 加热对平均量的影响 |
5.3.2 加热对湍流统计的影响 |
5.3.3 加热对湍流结构的影响 |
5.4 小结 |
第6章 浮力对超临界流体湍流换热的影响 |
6.1 引言 |
6.2 计算设置 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 浮力对平均统计量的影响 |
6.3.2 浮力对湍流统计量的影响 |
6.3.3 DNS VS RANS |
6.4 小结 |
第7章 雷诺数对超临界流体湍流换热的影响 |
7.1 引言 |
7.2 计算设置 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 雷诺数对平均统计量的影响 |
7.3.2 雷诺数对湍流统计量的影响 |
7.3.3 雷诺数对流动结构的影响 |
7.4 小结 |
第8章 工作展望与总结 |
8.1 工作总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 研究展望 |
附录A 湍流统计量 |
附录B FIK恒等式 |
附录C 雷诺平均方程 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、低温流体质量流率测量误差计算方法(论文参考文献)
- [1]有阀线性压缩机单向阀组多参数影响规律研究[D]. 吉江. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]多通道抽气式温度测量装置结构优化研究[D]. 赵永胜. 山东大学, 2021(12)
- [3]竖直管内超临界CO2流动与传热特性的数值模拟和实验研究[D]. 王科技. 山东大学, 2021(09)
- [4]不同受限条件下的矩形火行为特性研究[D]. 谭甜甜. 中国科学技术大学, 2021
- [5]歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究[D]. 骆洋. 浙江大学, 2021(01)
- [6]竖直烧结管内降膜蒸发过程传热及污垢特征研究[D]. 王磊. 浙江大学, 2021(07)
- [7]电场与声场协同强化微细通道传热及压降特性研究[D]. 张超勇. 华南理工大学, 2020(02)
- [8]发散冷却在高超声速飞行器上的应用可行性研究[D]. 丁锐. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]大型间接空冷系统热力特性与空气侧流场优化研究[D]. 马欢. 东南大学, 2020(01)
- [10]基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究[D]. 刘佳明. 中国科学技术大学, 2020(01)