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流动与传热数值模型的发展现状

0 前言传热与流体流动数值计算方法的发展经历了60、70年代的初创时期 ,70、80年代的工业应用期 ,目前进入了蓬勃发展的新时期。数值计算方法的产生使得有关的物理过程可用一标准形式的通用微分方程来加以描述 ,并借助于计算机求解 ,从而为预测过程的各特性提供依据。数值方法主要包括研究体系的网格化、通用微分方程的离散化以及离散化方程的求解。离散化的任务是在网格化了的积分区域内把基本方程的微分形式转化为代数形式 ,以便用计算机求解。常用的离散化方法有 :有限元法、有限差分法、边界元法、数值积分变换法、格子 波尔兹曼方法、通用微分二项式法、谱方法等 ,而流动与传热模型的数值解通常采用有限差分法。本文拟从差分格式、迭代组织形式、网格生成等三个方面结合炉内流动模型的特点对流动、传热数值方法的发展现状作一简单介绍。1 差分格式流动的通用微分方程的扩散项通常采用中心差分格式 ,而对流项的差分格式很多 ,通常可分为一级精度差分格式和二级精度差分...  (本文共4页) 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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螺旋管内流动与核态沸腾传热数值研究

螺旋管式蒸汽发生器因具有传热高效、结构紧凑的优点在传热传质领域备受关注。特殊的几何弯曲结构使螺旋管内流动受到重力、离心力和科氏力的共同影响,与直管相比,在管内发生着独特的二次流动和汽液分离现象。沸腾条件下管内含汽率不断增加使管内流动更为复杂,且螺旋管内摩擦压降远大于直管,往往造成较大的流动损失。因此十分有必要对螺旋管内流动与传热过程进行研究。本文以SMART蒸汽发生器实验研究中的螺旋管为研究对象建立单根螺旋管模型。研究管内单相强制对流区和核态沸腾区的流动与传热特性,通过对温度、速度和压力的轴向与径向分布进行分析,得到几何参数和运行参数对传热、压降和二次流动的影响规律。通过对冷态汽液混合流动进行模拟得到无相变条件下汽液两相流动的压降特性曲线,同时发现冷态二次流动对两相分布的影响机制,得到不同质量含汽率、曲率和扭率下汽液分布和压力场的变化规律。研究表明:通过选用欧拉两流体模型和RSM湍流模型能够对螺旋管内二次流动现象进行准确捕捉,结...  (本文共97页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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棒束通道单相及两相流动与传热数值研究

棒束通道是一种广泛应用于核反应堆堆芯和其他工业设备中的狭长型非圆形通道,其热工水力特性与传统圆管和平板有很大不同。棒束通道结构紧凑,有效传热面积大,是一种高效经济的热工水力装置。压水堆燃料棒束规模较大,同时往往配备起固定和交混作用的格架和翼片,对流动与传热影响均较大。早期研究主要基于简化模型实验和一维系统程序,近年来随着计算机和数值求解技术的大力发展,计算流体力学(CFD)由于其众所周知的优点越来越多地应用于堆芯棒束通道内单相及两相流动与相变换热的精细化研究和设计。深入研究棒束通道内单相及两相流动与相变换热的数值计算方法和各数值模型应用特性,对今后正确和高效地将CFD工具应用到实际反应堆堆芯的热工水力研究和结构优化设计中具有重要意义。压水堆堆芯棒束通道正常工况下为单相流,事故工况或为了提高堆芯输出功率则可能出现汽液两相流。本文分别以裸棒束通道和交混翼格架棒束通道为研究对象,主要通过数值计算、理论分析及数学物理建模等方法对棒束通道...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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内燃机流固耦合传热问题数值仿真与应用研究

内燃机受热零部件的传热和热状态研究是内燃机热疲劳可靠性和热平衡研究的基础。随着现代计算技术的发展,基于控制容积法的有限元方法已经可以实现流体与固体的耦合传热与流动数值仿真。本文在分析发动机主要受热零件传热仿真研究特点的基础上,建立了内燃机活塞组—缸套—冷却水—机体流固耦合系统。耦合系统包括了固体与固体之间的耦合传热,也包括了流体和固体之间的耦合传热与流动。将原来单个零件传热仿真时的外边界条件变为内边界,由有限元软件进行内部处理,使传热仿真变得更合理更简单。应用所建立的耦合系统,对算例柴油机稳态工况下的耦合传热、周期性瞬态传热以及冷启动、外特性和负荷特性变工况时的瞬态传热与流动进行了数值仿真。在此基础之上,与内燃机工作过程程序结合,对算例柴油机的整机热平衡进行了仿真,并与实验结果做了对比分析。本文的主要工作内容可以概括为以下几个部分:1) 通过对内燃机主要受热零件传热特性的分析,针对干缸套和湿缸套不同的流动与传热耦合特点,建立了两...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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新型螺旋折流片式换热器强化传热研究

管壳式换热器壳侧强化传热问题一直受到专家学者们的重视,人们也在不断探索改进传统管壳式换热器壳侧结构的新方案。近年来,螺旋折流板式换热器的研究引起了众多研究者对旋流强化壳程换热的重视,经研究发现,螺旋流动可以可提高有效传热温差,通道中的速度梯度影响了边界层的形成,使传热系数有较大的增加,且基本不存在流动与传热死区,但其制造比较困难。本文在这样的背景下,展开了新型壳程强化方法—螺旋折流片强化壳侧换热方案的研究与开发。本文在总结和吸取前人成功经验的基础上,提出将管壳式换热器的全部或部分传热管套上螺旋折流片,代替折流板对管束支撑的方案,可诱导形成多个局部螺旋流场,不仅可强化被套的管子本身,而且也强化其周围管子的传热,通过无功强化的方式获得较高的强化传热效果。针对流场的特点,建立单管和四管模型,利用大型计算流体力学软件FLUENT6.0对壳侧流场、温度场进行模拟,着眼于流动与换热的局部细节信息,探讨其强化换热的机理。从不同结构参数的螺旋片...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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50型轮式装载机热源系统空气场分析

当前,国内外50型轮式装载机产量与品种的发展都较快,是工程机械中的一个主要机种。国外工程机械行业的竞争日趋激烈,国内工程机械行业也面临了巨大的冲击,同时也是一个机遇。激烈的市场竞争使各厂家纷纷开发新品,提高性能,以迎接市场的挑战。本文基于50型轮式装载机热源系统在典型工况下,各相关参数的测试结果,包括水箱散热器的进出口温度、液压油散热器的进出口温度、传动油散热器的进出口温度、风扇前空气温度、散热器模块后端空气温度、环境空气温度和散热器模块后端的空气流速,以此为基础,采用有限元数值仿真计算等现代分析手段,对热源系统(机罩内部)冷却空气的流动和传热进行了数值计算。从数值计算结果看出,原结构存在流经散热器模块的高温空气回流的问题,影响散热效果。针对原结构高温空气存在回流、风扇前空气温度较高等现象,从提高冷却空气载热能力角度出发,通过改进机罩通风口、增设隔热板等措施,改善了机罩内空气的流动状况,有效地控制了进入散热器模块的冷却空气温度,...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>