摘要：为了深入挖掘三角翼纵向涡发生器在两个相对壁面布置的强化换热潜力,采用数值模拟方法,在雷诺数3000~18000的范围内研究了5种纵向涡发生器配置的流动换热情况,配置方式包括单面布置的共同上、下流配置,双面布置的共同上、下流配置,以及混合配置。结果表明:纵向涡可以很好地提高场协同效果,换热强度不完全取决于通道中的二次流强度,还取决于通道中的场协同性;在所有配置中,混合配置具有最高的二次流强度、最佳的场协同效果以及换热性能,可以将光滑通道的Nu提高28.3%~35.3%;另外4种配置可分别将光滑通道的Nu提高21.4%~32.0%,20.0%~29.2%,26.3%~34.3%和23.7%~28.0%;建议选用Re<6000范围内的混合配置,此时其具有1.03~1.10的综合换热因子以及1.32~1.35的Nu/Nu0。

摘要：经颅磁刺激线圈工作中伴随大量交流热损耗,文章提出了一种基于低温氦气循环换热设计,以应对TMS线圈应用中不断提高的脉冲电流幅值和频率。本文设计了一种由中空铜线绕制而成的TMS八字形线圈,采用液氮预冷及低温氦气协同冷却的机制实现线圈高效换热,并通过构建传热平衡方程及电磁热流多物理场耦合仿真对TMS线圈的刺激过程进行了分析研究。结果表明,与未加换热时相比,经由氦气换热后的刺激线圈整体热损耗降低了70%,实现了TMS线圈的低损耗与高效换热,验证了基于低温氦气循环换热设计可以在TMS系统中应用。

摘要：为了研究氦氙混合比例对不同堆内通道的流动换热特性影响,本文通过对堆芯冷却剂通道进行几何、物理建模,利用STAR-CCM+对氦氙混合气体作冷却剂时的流动换热过程进行数值模拟,计算不同比例下的氦氙混合气体与燃料棒间流动换热的对流换热系数。结果表明:氦氙混合气体的物性会影响对流换热系数的变化趋势,在氦氙混合气体摩尔质量为15~20 g/mol时换热性能最好;在相同的流通面积下,冷却剂通道当量直径越大,对流换热系数越小。相关研究结果可为空间堆的设计提供有益参考。

摘要：以去离子水作为工质,设计并搭建了以泡沫铜为研究对象的单相和两相换热实验系统。对于单相流动换热,当Re数较小时,孔隙率80%、孔密度90PPI的泡沫铜样品换热性能最好;当Re数较大时,孔隙率80%、孔密度45PPI的泡沫铜样品换热性能最好。泡沫铜最大换热系数为空通道的6倍,但同时需付出更大的泵功损耗为代价。对于两相流沸腾换热,低孔隙率样品70%~80%能有效地降低壁面过热度和强化沸腾换热性能。孔隙率对沸腾换热性能起决定性作用,孔隙率越低,沸腾换热系数越大;孔密度对沸腾换热性能起次要作用。90PPI泡沫铜样品,因其成核址密度高和毛细力较大,有助于提升泡沫铜的沸腾换热性能。

摘要：为了阐明蒸汽冷却带肋矩形通道的换热增强机理,基于三维RANS方程和标准k-ω湍流模型,数值模拟了带肋矩形通道的流场和换热特性,研究了雷诺数、入口宽高比和肋间距对流动和换热特性的影响,进一步分析了努塞尔数与雷诺数、入口宽高比、肋间距之间的关系,由此得出带肋矩形通道的传热关联式。结果表明:肋片的存在破坏了较厚的换热边界层,增强了换热性能。雷诺数增大,平均努塞尔数、综合换热因子均增大,阻力系数小幅上升;宽高比增大,平均努塞尔数、综合换热因子均增大,阻力系数大幅上升;肋间距增大,平均努塞尔数增加,阻力系数先增后减,综合换热因子先减后增。所得传热关联式可为先进燃机蒸汽冷却叶片的设计提供参考。

摘要：碳氢燃料的化学热沉的释放特性不仅与燃料自身的化学性质有关,还受燃料温度和驻留时间等流动换热因素的影响,是高超声速热防护技术中的重要研究课题。考虑流动换热对裂解反应的影响及裂解反应所引起的组分变化对流动换热过程的影响,本文提出了一个一维非稳态的模型来研究碳氢燃料的裂解反应与流动换热过程的耦合特性.并对不同的温度、工作压力和质量流率等典型工况进行了模拟,初步揭示了碳氢燃料的裂解反应和流动换热过程耦合的基本规律。计算结果与公开文献中实验数据的一致性表明了该计算模型可辅助于实验来研究碳氢燃料的裂解反应过程,并指导高超声速飞行器冷却系统的设计。

摘要：采用三维双流模型对某SUV的空-空中冷器进行了内部流动换热研究,分析不同行驶工况下中冷器冷流与热流内部的速度场、温度场和压力场,有效预测了内部流场涡流的存在和局部高低温度区与压力区的分布。通过对比一维、三维、一维/三维仿真温度结果和试验验证表明:在3种仿真分析方法中,一维/三维联合仿真精度最高,三维与一维/三维温度分布结果较为接近,且三维仿真结果与试验相对误差在5%以内,验证了中冷器双流模型仿真的可行性,为发动机进气效率提高与中冷器内部换热研究提供参考。

摘要：以某液氧煤油火箭发动机冷却系统设计计算为基础,基于计算流体力学(CFD),并采用三维流固耦合算法对以水作为第三流体的冷却循环系统进行了计算和分析。比较了冷却剂入口温度、流量和冷却通道内压力损失等因素对冷却通道内流动换热的影响。结果表明:冷却剂流量增加0.01kg/s,推力室壁面整体温度和喉部温度降低分别降低9K和15K左右,冷却剂出口干度降低0.011左右;当冷却剂流量较低时,入口温度变化对换热效果几乎无影响,而当冷却剂流量较高时,入口温度每增加10K,冷却剂出口干度增加0.009左右;冷却剂流量每增加0.01kg/s会导致冷却通道压力损失增加54kPa左右;入口温度每增加10K,冷却通道压力损失将减少24kPa左右。由此,本文得出冷却剂流量的最佳范围12~14.4kg/s,入口温度的范围为300~350K。

摘要：针对载人航天器轨道舱内的流动换热问题,在合理构建研究对象的基础上,采用仿真分析手段研究了舱内复杂的流动换热过程。在给定相应的边界条件下,对轨道舱内电子设备、风扇、冷凝加热器及航天员活动空间速度场和温度场进行了数值仿真,分析了设计参数对舱内对流换热和航天员活动舒适性的影响。研究发现,舱内气流的流向一致性更有利于舱内对流换热;与层流相比采用湍流方程模拟舱内流动更为合理;轨道舱漏热量随舱内电子设备的发热量在超过80W/m2后线性递增,随着舱内外温差的影响呈现出幂函数特性。通过合理调节和优化舱内外设计参数,启动主动热控系统的调节机制,可以获得适宜航天员生存的舱内环境。

摘要：【目的】现阶段对于微通道内流体的流动特性规律的研究还不是很成熟,需要进一步研究微通道结构换热器对常规电子设备受热特性的优化情况。【方法】本研究设计加工了形状为渐缩渐扩节流型微通道散热器,以液体水为试验的流动工质,动力装置由隔膜计量泵提供,利用铜棒模拟现实生活中常见的热源,通过改变隔膜计量泵的滑动手轮,实现调节进入渐缩渐扩节流型微通道的工质流量。【结果】1)工质在通道入口端是简单的单相对流换热,具有较低的传热系数,使得温度相对较高。当工质经过空化结构时,由于截面积变小,使得工质流速增大、压力变小,在突扩界面处出现空化泡的两相传热。2)随着进口流量的积累逐渐大于出口流量的积累,使得进出口两端的压差不断增大。3)稳定状态下进出口压力的周期性波动与计量泵提供的流量周期性波动有关系。4)对于不同恒温的试验流体通过微通道时,随着时间的延迟,输入的热量越来越多,加热棒温度越来越高,微通道入口温度与输入热量呈线性关系。5)微通道内的流体流动时的雷诺数和通道对流体的阻力系数呈现递减的规律。在可以接受的误差范围内,当试验工质处于层流阶段时,摩擦阻力系数与理论模拟关系式模拟的结果误差相对较小。