流体横掠管束模拟中壁面函数影响研究 被引量：17

1

作者 刘敏珊 杨帆 +1 位作者 董其伍 谢建 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期497-500,573,共5页

采用标准k-ε湍流模型和增强壁面函数法对管壳式换热器进行数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。对于匀速来流的理想横掠管束模型,考察标准壁面函数和增强壁面函数两种壁面处理方法对壁面修正的影响;同经典公式相比较,雷诺数Re为5000... 采用标准k-ε湍流模型和增强壁面函数法对管壳式换热器进行数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。对于匀速来流的理想横掠管束模型,考察标准壁面函数和增强壁面函数两种壁面处理方法对壁面修正的影响;同经典公式相比较,雷诺数Re为5000时采用标准壁面函数计算结果误差较大,而增强壁面处理模拟结果误差较小;Re为15000时,两种壁面函数计算结果吻合都较好。采用增强壁面函数计算时,y+值对计算结果准确性有较大的影响,且增强壁面函数能够较好地考察近壁面的传热和流动特性。 展开更多

关键词 管壳式换热器 横掠管束 数值模拟 壁面函数

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茹卡乌斯卡斯横掠错排管束实验模型的数值模拟 被引量：12

2

作者 董其伍 欧阳克 +1 位作者 刘敏珊 张丽娜 《压力容器》 北大核心 2010年第1期21-26,共6页

茹卡乌斯卡斯实验关联式在换热器的设计中有着广泛的应用。针对茹卡乌斯卡斯研究流体横掠错排管束流动与换热特性的实验段为原型,经过适当的简化,建立三维模型,运用大型CFD软件Fluent对该模型内流体的流动与换热特性进行了数值模拟研究... 茹卡乌斯卡斯实验关联式在换热器的设计中有着广泛的应用。针对茹卡乌斯卡斯研究流体横掠错排管束流动与换热特性的实验段为原型,经过适当的简化,建立三维模型,运用大型CFD软件Fluent对该模型内流体的流动与换热特性进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与公式计算结果进行对比,误差较小。通过考察特殊管排的局部换热特性,对模型壁面对换热的影响、末排管与中间管排的换热特性差异进行了分析;并将使用茹卡乌斯卡斯公式进行计算的误差与管排数的关系进行分析,在实际的设计计算中有一定的参考意义。 展开更多

关键词 数值模拟 横掠管束 局部换热特性

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横掠管束非稳态周期性充分发展流动的数值模拟 被引量：9

3

作者 杨茉 叶剑军 +1 位作者 邹宽 董桂珍 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期1122-1125,共4页

以锅炉省煤器中的流动和换热为应用背景 ,分别采用稳态和非稳态的数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动进行了数值模拟 .结果表明 ,在Re大于 15 0到小于 10 0 0的范围内 ,横掠管束的周期性充分发展流动问题是非稳态的 .当采用稳态模... 以锅炉省煤器中的流动和换热为应用背景 ,分别采用稳态和非稳态的数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动进行了数值模拟 .结果表明 ,在Re大于 15 0到小于 10 0 0的范围内 ,横掠管束的周期性充分发展流动问题是非稳态的 .当采用稳态模型时 ,数值计算结果会随迭代次数的增加而振荡 ,得不到收敛的稳态解 .当采用非稳态模型计算时 ,对节距较小的情况 ,在管的后缘处得到对称的非稳态涡 ;对节距较大的情况 ,在管的后缘处得到周期性脱落的非对称涡 . 展开更多

关键词 周期性充分发展流动 数值模拟 横掠管束 非稳态 数学模型 换热设备

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横掠周期性密集管束流动换热的数值模拟 被引量：6

4

作者 余徐飞 王治云 +3 位作者 李起耘 黄文和 陆廷安 杨茉 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第6期563-567,576,共6页

在较宽的雷诺数范围内,使用CFD软件、SIMPLE算法和QUICK格式,对流体横掠不同管间距的顺排密集型管束,在周期性充分发展段的流动换热进行了数值模拟.选用几何间距与经验公式中相同的管束模型进行计算,将数值结果与前人已存在的经验公式... 在较宽的雷诺数范围内,使用CFD软件、SIMPLE算法和QUICK格式,对流体横掠不同管间距的顺排密集型管束,在周期性充分发展段的流动换热进行了数值模拟.选用几何间距与经验公式中相同的管束模型进行计算,将数值结果与前人已存在的经验公式和实验结果进行比较,确保数值模拟方法的正确性.通过分析3种不同计算模型的流场、换热系数等,验证了针对高度密集管束采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性.将其与大间距顺排管束的流动换热特性进行对比,结果表明,密集管束换热系数最高可达大间距管束换热系数的3倍,可为工业上换热器管排布置方式提供参考. 展开更多

关键词 横掠管束 密集型 周期性 数值模拟

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失重和重力条件液态金属绕流管束对流传热特性对比

5

作者 肖辉 郭靓 +3 位作者 兰治科 马元 王苏豪 王盛 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第4期103-109,共7页

液态金属绕流管束对流换热能力强,其应用有助于换热设备小型化,是空间动力反应堆主换热器设计的较好选择。失重是空间环境的典型特征,失重和重力条件下液态金属绕流管束流动传热特性的异同尚不清楚,阻碍了液态金属用于空间反应堆的发展... 液态金属绕流管束对流换热能力强,其应用有助于换热设备小型化,是空间动力反应堆主换热器设计的较好选择。失重是空间环境的典型特征,失重和重力条件下液态金属绕流管束流动传热特性的异同尚不清楚,阻碍了液态金属用于空间反应堆的发展进程。为此,通过雷诺时均数值模拟方法,对比研究了失重和重力条件下液态金属绕流管束湍流传热特性,获得了局部温度与速度分布,得到了流动传热性能变化规律。结果表明:竖直向下流动时,液态金属对流传热性能在失重和重力条件下表现不同;重力条件下浮力影响了流场和温度场,相比失重条件,阻力和换热性能最大偏差约10%。 展开更多

关键词 对流传热 横掠管束 液态金属 失重 重力

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基于Zukauskas关系式的预冷发动机进气道流动特性研究

6

作者 王奕凯 孙波 +1 位作者 李登科 代春良 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期76-88,共13页

为了研究预冷发动机进气道流动特性,以二维变几何轴对称进气道为研究对象,利用Zukauskas横掠管束绕流关系式,对进气道流场展开了数值仿真研究,探究预冷器的冷却效应及换热管直径对进气道流场、性能的影响。结果表明:Zukauskas关系式能... 为了研究预冷发动机进气道流动特性,以二维变几何轴对称进气道为研究对象,利用Zukauskas横掠管束绕流关系式,对进气道流场展开了数值仿真研究,探究预冷器的冷却效应及换热管直径对进气道流场、性能的影响。结果表明:Zukauskas关系式能较好地预测气流在预冷器管束间的流动损失;经过预冷后,涡轮通道总温大幅下降,但总温分布不均匀,温度梯度明显,对流换热对上游流体总温产生的影响很小;在Ma_(∞)=2~5飞行工况下,换热功率随着飞行马赫数的增加而增大,涡轮通道的出口总温较预冷前降低了22%~60%,出口马赫数降低了17%~51%,反压比增加了10%~26%,总压恢复系数增加了3%~8%;当预冷器的管径从1 mm增大至2.5 mm时,涡轮通道出口速度降低了16.5%,反压比降低了1%,总压恢复系数呈现先下降后上升的趋势。将虚拟预冷器管束排布方式改为顺排,预冷器的换热功率下降,出口总温上升,涡轮通道的出口速度上升了11%~30%。 展开更多

关键词 预冷发动机进气道 Zukauskas关系式 宽速域 横掠管束 预冷特性

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液态铅铋合金横掠管束对流换热数值计算 被引量：5

7

作者 赵后剑 谢箫阳 +3 位作者 高伟凯 李晓伟 吴莘馨 牛风雷 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1837-1843,共7页

直流螺旋管式蒸汽发生器具有结构紧凑和换热系数高等优点,能够进一步提高液态金属反应堆的紧凑性和经济性。此时蒸发器壳侧为液态金属横掠管束流动,而在可查阅文献中专门针对液态金属横掠顺排管束的换热关系式却很有限。本文采用SST k-... 直流螺旋管式蒸汽发生器具有结构紧凑和换热系数高等优点,能够进一步提高液态金属反应堆的紧凑性和经济性。此时蒸发器壳侧为液态金属横掠管束流动,而在可查阅文献中专门针对液态金属横掠顺排管束的换热关系式却很有限。本文采用SST k-ω模型和湍流普朗特数模型数值研究了液态铅铋合金横掠顺排管束的流动和换热特征。首先采用前人的实验结果对数值模型进行了验证,模拟结果与努塞尔数实验值偏差小于8%。研究了普朗特数、雷诺数以及管束结构对液态金属横掠顺排管束换热特征的影响。讨论了不同工况下分子热扩散系数和湍流热扩散系数对于换热的贡献以及传热管周向局部换热特征。最后根据计算结果拟合出了液态铅铋合金横掠顺排管束的努塞尔数公式。 展开更多

关键词 横掠管束 液态铅铋合金 湍流普朗特数 努塞尔数

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气体横掠顺排管束流动特性实验研究

8

作者 谢箫阳 马安祥 +2 位作者 赵后剑 李晓伟 吴莘馨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1015-1022,共8页

螺旋管式换热器换热系数高且结构紧凑,被用于高温气冷堆蒸汽发生器及中间换热器。这类换热器壳侧为有壁面包围的横掠管束流动,而壁面的存在会对横掠管束流动产生一定影响。本文中采用分裂式热膜测量了不同管距管径比(P/D)和不同雷诺数(... 螺旋管式换热器换热系数高且结构紧凑,被用于高温气冷堆蒸汽发生器及中间换热器。这类换热器壳侧为有壁面包围的横掠管束流动,而壁面的存在会对横掠管束流动产生一定影响。本文中采用分裂式热膜测量了不同管距管径比(P/D)和不同雷诺数(Re)下横掠顺排管束流动管间和管后的速度分布。讨论了流动充分发展区域P/D、Re对管间和管后时均速度分布的影响。然后分析了P/D、Re对管间和管后雷诺正应力分布的影响。选取Re=35875的结果,从频谱角度分析了产生不同雷诺正应力分布的原因,并比较了P/D对管间速度频谱的影响。 展开更多

关键词 横掠管束 分裂式热膜 速度分布 频谱

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超临界CO_2横掠管束对流换热数值模拟 被引量：3

9

作者 高伟凯 李晓伟 +1 位作者 赵后剑 吴莘馨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2658-2664,共7页

随着第四代核能系统的研发,使用高效、安全、经济的超临界二氧化碳作为冷却剂或二回路能量转换工质的反应堆成为研究热点。管壳式换热器具有制造维护简单、流动压降小的特点,在超临界二氧化碳对流换热中具有一定的应用前景。本文使用数... 随着第四代核能系统的研发,使用高效、安全、经济的超临界二氧化碳作为冷却剂或二回路能量转换工质的反应堆成为研究热点。管壳式换热器具有制造维护简单、流动压降小的特点,在超临界二氧化碳对流换热中具有一定的应用前景。本文使用数值模拟方法研究了超临界二氧化碳横掠管束对流换热特性。结果表明:超临界二氧化碳横掠管束是周期性流动,拟临界区的超临界二氧化碳横掠管束流动换热不同于远离拟临界点的超临界区。Zukauskas关联式适用于远离拟临界点的超临界区对流换热Nu计算,不适用于拟临界区Nu计算。本文对Zukauskas关联式在拟临界区进行了修正,修正后的公式适用于7.5 MPa下主流温度300～310 K的拟临界区Nu计算,最大误差为21.40%。 展开更多

关键词 超临界二氧化碳 横掠管束 对流换热 Zukauskas实验关联式

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横掠管束周期性充分发展通道内流动与换热的非线性特性 被引量：3

10

作者 雍青青 杨茉 +3 位作者 苏丹 王治云 王金龙 徐文栋 《水资源与水工程学报》 2014年第3期29-33,共5页

横掠管束模型抽象于水利工程中的绕流柱体群或换热器中的绕流管束。引用周期性边界条件将模型简化,通过数值模拟技术考察了不同雷诺数下的流场和温度场。经过比较发现随着Re数的增大,流动由稳态转变为出现较大的涡,接着涡变小,随后又变... 横掠管束模型抽象于水利工程中的绕流柱体群或换热器中的绕流管束。引用周期性边界条件将模型简化,通过数值模拟技术考察了不同雷诺数下的流场和温度场。经过比较发现随着Re数的增大,流动由稳态转变为出现较大的涡,接着涡变小,随后又变大这样的一个循环过程。这是由于随着Re数的增大,惯性力、粘性力与不断生成的微小漩涡三者的共同作用导致。换热过程与流动密切相关。此外,研究了监测点处速度随时间的变化趋势。结果表明:流动呈现出非线性特性,随着Re数的增大,数值解从稳态过渡到周期性振荡最后发展为混沌的状态。 展开更多

关键词 横掠管束 流场 温度场 周期性边界条件 非线性特性

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空气横掠沉没于多孔泡沫金属中错列管束的对流传热 被引量：3

11

作者 李菊香 涂善东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3394-3398,共5页

对空气横掠沉没于多孔泡沫金属中正三角错列传热管束的对流传热进行了试验研究。结果显示,多孔泡沫金属使得流体的流动阻力明显增加,但阻力增加的倍数随Reynolds数的增大而减小;多孔泡沫金属对对流传热具有明显的强化作用,强化效果随Re... 对空气横掠沉没于多孔泡沫金属中正三角错列传热管束的对流传热进行了试验研究。结果显示,多孔泡沫金属使得流体的流动阻力明显增加,但阻力增加的倍数随Reynolds数的增大而减小;多孔泡沫金属对对流传热具有明显的强化作用,强化效果随Re的增大而减小。与横掠错列光管束相比,本试验范围内,流动阻力增加的最大倍数为12.727,最小倍数为10.109;对流传热的最大强化倍数为2.78,最小强化倍数为2.08。总结出了适合于试验范围的对流传热的气流量纲1阻力系数的表达式和传热计算关联式。综合强化对流传热及增加流动压降两方面可知,多孔泡沫金属较适合于流体较小流速的场合。 展开更多

关键词 多孔泡沫金属 横掠管束 对流传热

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非稳态横掠管束对流传热的数值模拟 被引量：2

12

作者 凌玲 杨茉 +1 位作者 王文洁 张钰文 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期135-141,共7页

为研究管束内的换热规律与管间距的关系,通过分析不同物理模型的流场、换热系数,验证了针对横掠管束充分发展段采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性。采用FLUENT软件,对一定雷诺数范围内、不同的管间距横掠顺排管束周期性充分... 为研究管束内的换热规律与管间距的关系,通过分析不同物理模型的流场、换热系数,验证了针对横掠管束充分发展段采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性。采用FLUENT软件,对一定雷诺数范围内、不同的管间距横掠顺排管束周期性充分发展段模型的流动换热进行数值模拟。结果表明:密集排列管束的换热效果明显要比稀疏排列的管束大,且对于纵向管间距S_n/d=1.25的管束,当横向管间距取S_p/d=2.0左右时,管束间的换热达到最强,可以为提高换热器换热能力提供工程实际参考。最后将数值模拟结果与已有的经验公式以及实验结果进行比较,验证数值模拟方法的正确性。 展开更多

关键词 横掠管束 充分发展段 边界条件 最佳管间距 换热能力

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空气横掠正方形排列管束的对流换热数值模拟 被引量：2

13

作者 陈作义 《广东第二师范学院学报》 2012年第5期52-56,共5页

采用标准k-#模型和增强壁面函数法对空气横掠管束的强制对流换热进行数值模拟.采用SIMPLEC算法求解速度场和压力场的耦合,方程离散采用二阶迎风格式.计算得到的平均Nusselt数与现有文献中的实验关联式基本是吻合的.

关键词 横掠管束 对流换热 数值模拟

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横掠螺旋翅片管管束对流换热的试验研究 被引量：1

14

作者 牟楷 郭宏新 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 1989年第4期21-29,共9页

本文在考虑影响气体横掠螺旋翅片管管束的对流换热的诸因素的基础上,使用两相闭式热虹管为传热元件,根据等雷诺数法的原则,通过试验及数据处理,对传热特性和阻力特性进行了分析和研究,并提出相应的数学准则式,这些公式可为设计提供依据。

关键词 横掠管束 翅片管传热 对流换热系数 摩擦阻力系数 热阻

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空气横掠中空纤维膜管束的流动与传热性能 被引量：1

15

作者 李振兴 张立志 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期23-27,共5页

采用标准k-ε模型和增强壁面函数法对空气横掠中空纤维膜管束的强制对流换热进行数值模拟。采用SIMPLEC算法求解速度场和压力场的耦合,守恒方程采用二阶迎风格式离散。计算得到了不同管间距比下的管束平均Nusselt数和阻力系数。分析了... 采用标准k-ε模型和增强壁面函数法对空气横掠中空纤维膜管束的强制对流换热进行数值模拟。采用SIMPLEC算法求解速度场和压力场的耦合,守恒方程采用二阶迎风格式离散。计算得到了不同管间距比下的管束平均Nusselt数和阻力系数。分析了纵横管间距比及Reynolds数的改变对管束平均Nusselt数和阻力系数的影响。 展开更多

关键词 横掠管束 对流换热 湍流

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横掠翅片管束凝结换热的研究 被引量：1

16

作者 陈作义 《广东第二师范学院学报》 2013年第3期53-57,共5页

翅片管束发生凝结换热对换热效果影响重大.选定含湿混合气体(温度75～94℃和水蒸气质量分数12%～20%),对该气体横掠翅片管束的凝结换热进行了实验研究.通过对实验数据的分析,得到混合气体进口温度、混合气体流速、不凝性气体质量分数对... 翅片管束发生凝结换热对换热效果影响重大.选定含湿混合气体(温度75～94℃和水蒸气质量分数12%～20%),对该气体横掠翅片管束的凝结换热进行了实验研究.通过对实验数据的分析,得到混合气体进口温度、混合气体流速、不凝性气体质量分数对凝结换热过程的影响,并拟合得到凝结换热Nu数的准则关系式. 展开更多

关键词 横掠管束 凝结换热 准则关联式

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水流横掠管束下性能计算经验公式的修正

17

作者 潘刚 《制冷与空调》 2016年第6期40-42,58,共4页

茹卡乌斯卡斯和Bell-Delaware关于横掠管束性能计算的经验公式,受到横掠管束水流量的实际状态、当前换热器技术、材料水平和制造工艺的影响,在产品设计计算时存在较大的偏差。基于上述经验公式,结合模拟计算和蒸发器测试结果,经过水流... 茹卡乌斯卡斯和Bell-Delaware关于横掠管束性能计算的经验公式,受到横掠管束水流量的实际状态、当前换热器技术、材料水平和制造工艺的影响,在产品设计计算时存在较大的偏差。基于上述经验公式,结合模拟计算和蒸发器测试结果,经过水流量修正和试算法修正后,得到换热和压降计算经验公式的推荐系数,具有较好的计算精度。 展开更多

关键词 换热器 横掠管束 经验公式 修正

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流体沿径向横掠管束时的对流换热

18

作者 李会雄 章燕煤 《化工机械》 CAS 北大核心 1993年第4期198-202,共5页

关键词 对流换热 废热锅炉 横掠管束

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横掠管束周期性充分发展对流换热的混沌分析 被引量：3

19

作者 赵明 杨茉 李娟 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期278-280,共3页

本文利用混沌理论分析了横掠管束周期性充分发展对流换热的非稳定性问题,即通过速度U的时间序列的重构相空间计算出关联维数D2,并通过时间序列分析了该非线性动力系统的功率谱特性。分析结果表明,本文所研究的横掠管束周期性充分发展对... 本文利用混沌理论分析了横掠管束周期性充分发展对流换热的非稳定性问题,即通过速度U的时间序列的重构相空间计算出关联维数D2,并通过时间序列分析了该非线性动力系统的功率谱特性。分析结果表明,本文所研究的横掠管束周期性充分发展对流换热系统在所给出的控制参数Re=937.7下出现的非稳定性问题属于混沌现象。系统的整体状态可用奇怪吸引子来描述,当延迟时间选择为5,该时间序列的重构相空间的嵌入维数增至5时,该吸引子的分维数趋于定值1.63。 展开更多

关键词 混沌 关联维数 功率谱 对流换热 非线性动力系统 横掠管束周期性充分发展

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换热器各流路对壳侧气液两相流动特性的影响 被引量：2

20

作者 徐斌 王启杰 《热科学与技术》 CAS CSCD 2002年第1期52-59,共8页

针对工业中广泛应用的管壳式换热器 ,应用空气 -水两相混合物实验研究了壳侧旁路、泄漏流对气液两相流体流动特性的影响。以 Ishihara两相流动模型为基础 ,建立了以横掠管束的主流路为基础的错流区通用两相压降计算关联式 ;通过错流区... 针对工业中广泛应用的管壳式换热器 ,应用空气 -水两相混合物实验研究了壳侧旁路、泄漏流对气液两相流体流动特性的影响。以 Ishihara两相流动模型为基础 ,建立了以横掠管束的主流路为基础的错流区通用两相压降计算关联式 ;通过错流区、泄漏流的分相流动模型 ,分析计算了主流路、旁路、泄漏流中气液分布 ,也分析了泄漏流对壳侧单相、两相总流量在各个分流路的流量分配影响。研究表明 ,主流路和旁路中气液各自占相应总流量的比例在不同的流型下明显不同 ,且比例值的波动范围较大 ,气液流量的分布在壳侧是不均匀的 ,折流板 /换热管之间的泄漏流对壳侧的两相流动特性影响较小 ,而折流板 展开更多

关键词 换热器 气液两相流 泄漏流 流动特性 管壳式换热器 横掠管束流动

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