摘要：为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。

摘要：针对螺旋角和搭接度对螺旋折流板换热器中的流体流动和传热特性具有重要影响的问题,采用数值模拟和多目标遗传算法优化结合的方法对螺旋折流板换热器的流动和传热特性进行了研究,并通过中心复合设计响应面法生成实验点进行了计算。研究表明:螺旋折流板换热器壳侧换热系数和压降均随螺旋角的增大而减小,随搭接度的增大而增大。由灵敏度分析可知,螺旋折流板换热器的换热系数和壳侧压降均与螺旋角呈负相关,与搭接度呈正相关,且二者对螺旋角的灵敏度更大。同时,由多目标遗传算法优化方法在连续的响应平面中得出使换热系数最大、壳侧压降最小时最优的3组结果,与原始结构相比,壳侧换热系数平均增加了28.3%,壳侧压降平均降低了19.37%,这对于螺旋折流板换热器结构参数的研究具有重要意义。

摘要：针对螺旋折流板换热器热-结构综合性能,以螺旋角和搭接度为优化变量,基于流固耦合理论,采用二阶多项式响应面模型和遗传算法对螺旋折流板换热器进行了结构优化研究。结果表明:当壳侧入口流量为1.5 m×s^(-1)时,对于流动传热性能,单位压降传热系数随螺旋角的增大呈现先增大后减小的趋势,随搭接度的增大而减小,且受螺旋角的影响更大;对于折流板机械强度性能,最大剪应力的最大值随着螺旋角的增大而增大,而基本不受搭接度的影响。多目标优化以单位压降传热系数最大化,最大剪应力的最大值在许用应力范围内且最小化为目标函数,得到了三种优化结构。对比优化前后,单位压降传热系数平均提升了14.1%,最大剪应力的最大值平均降低了4.1%。研究结果为螺旋折流板换热器的工业化设计提供了理论指导。

摘要：为消除先导阀在工作过程中的噪声及研究先导阀电磁吸力特性,本文对先导阀中电磁铁的静态吸力进行了模拟仿真。采用数学建模方法,研究了电磁铁分磁环的几何参数对先导阀静态电磁吸力的影响。结果表明:分磁环外径由7.6 mm增至9.6mm时,芯铁吸合处电磁吸力的最大值与最小值均增大,其中最大值增加106.54%;分磁环内径从5.6mm增大到7.6mm时,芯铁吸合处电磁吸力的最大值降低12.56%,最小值降低62.96%;分磁环厚度由1.2mm增至2.2mm时,芯铁吸合处电磁吸力最大值降低12.5%,最小值增加125%。通过对分磁环的几何结构进行优化,有效提高了芯铁吸合处电磁吸力的最小值,满足先导阀对制冷剂进行有效换向的要求,为先导阀的结构设计提供了理论指导。

摘要：结合煤矿低浓度瓦斯利用的不足,及现在分布式能源系统的发展,微型燃机技术受到高度重视,课题根据燃烧室设计原理,自行设计了一款微型燃气轮机系统。在数值建模模拟的基础上搭建了微型燃机系统实验平台,通过燃烧实验对自行设计的燃烧室及整个燃机系统进行性能测试,实验结果表明系统运转正常。通过数值模拟和实验验证了超低浓度瓦斯(模拟风排瓦斯浓度0.8%)在燃机系统中的燃烧利用状况,分析出超低浓度瓦斯的燃烧利用结果,实测燃烧产物中CO只含5.2ppm,NO含量为8.2ppm,烟气温度小于格林曼Ⅰ级,符合国家安全环保规定,证明风排瓦斯在燃机系统中作为掺混燃烧气体的可行性。

摘要：介绍了缠绕管式换热器的主要结构形式,从实验研究和数值模拟两方面综述了缠绕管式换热器的研究现状。重点阐述了多股流缠绕管式换热器的壳侧传热模型和设计计算研究、几何结构参数对缠绕管式换热器流动传热性能的影响和不同换热管形式的缠绕管式换热器研究。基于目前取得的研究成果,结合缠绕管式换热器的工程应用现状,指出了需要深入研究的方向和发展趋势。