首页 > 学术论文

超临界压力下低温甲烷在肋片冷却圆管中的强化传热的数值模拟研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:05:36
热度:

超临界压力下低温甲烷在肋片冷却圆管中的强化传热的数值模拟研究【摘要】:主动再生冷却技术在保证发动机可靠性和使用寿命方面起着至关重要的作用,因此,在许多航空航天推进和动力系统中得到了

【摘要】:主动再生冷却技术在保证发动机可靠性和使用寿命方面起着至关重要的作用,因此,在许多航空航天推进和动力系统中得到了广泛应用,包括火箭发动机,超燃冲压发动机和先进的燃气涡轮发动机等。在主动冷却过程中如何通过改变冷却通道的表面特性来达到强化传热的目的是一个非常值得关注的领域。本文通过数值模拟手段,在准确考虑热物性和传输物性变化的情况下,通过准确求解流/固耦合的守恒方程,对超临界压力下低温甲烷在肋片圆管中的湍流流动和强化传热过程开展了深入的计算研究,重点分析了几个关键参数对流动和传热过程的影响,包括肋片形状(方形和三角形肋片),肋片的高度(从0.01到0.05毫米),固体壁面导热系数(从20到400W/mK),壁面热流密度(从1到4MW/m2)以及入口流动速度(从10到20m/s)。数值计算中考虑的工作压力为8MPa,高于甲烷的临界压力4.6MPa。数值模拟结果表明,肋片的引入可以显著提高传热性能,但同时流动压力损失也会大大增加。因此需要采用一个热性能因子来综合评价传热强化和压力损失的影响。本文的分析发现:方形肋片的性能要稍好于三角形肋片;并且在同时考虑传热增强和压力损失的情况下,存在一个最佳的肋片高度;固体导热系数越高,或者壁面热流密度越高,肋片的强化传热作用会变得更加重要;入口流动速度越大,流体的对流换热能力越强,但流动压力损失也会增加,在计算条件下,肋片冷却通道的综合热性能随入口速度的加大而提高。本文的研究结果对在主动再生系统中更有效的利用强化传热技术具有一定的指导意义。 【关键词】:主动再生冷却 超临界压力 肋片 热性能因子 数值模拟
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:V430
【目录】:
  • 致谢4-5
  • 摘要5-6
  • Abstract6-7
  • 图目录7-9
  • 表目录9-10
  • 目录10-12
  • 第1章 绪论12-21
  • 1.1 研究背景12
  • 1.2 强化传热12-14
  • 1.2.1 有源强化传热12-13
  • 1.2.2 无源强化传热13-14
  • 1.2.3 复合强化传热14
  • 1.3 超临界流体及特性14-16
  • 1.3.1 物质状态14-15
  • 1.3.2 超临界流体物理性质15-16
  • 1.4 超临界流体国外研究状况16-18
  • 1.4.1 超临界水和二氧化碳16-17
  • 1.4.2 超临界航空航天燃料17-18
  • 1.5 超临界流体国内研究状况18-20
  • 1.6 本文工作20-21
  • 第2章 数值计算方法21-35
  • 2.1 物理模型21-22
  • 2.2 控制方程22-23
  • 2.2.1 固体区控制方程22
  • 2.2.2 流体区控制方程22-23
  • 2.3 湍流方程23-25
  • 2.3.1 标准κ-ε两方程模型23-24
  • 2.3.2 强化壁面函数法24-25
  • 2.4 边界条件25-27
  • 2.5 物性计算27-31
  • 2.5.1 甲烷的密度计算27-28
  • 2.5.2 甲烷的粘性计算28
  • 2.5.3 甲烷的导热系数计算28-29
  • 2.5.4 甲烷的定压比热计算29-31
  • 2.5.5 固体壁面的物性计算31
  • 2.6 甲烷物性验证31-33
  • 2.7 甲烷数值模型验证33-34
  • 2.8 网格生成和独立性分析34
  • 2.9 本章小节34-35
  • 第3章 几何形状对甲烷超临界湍流换热的影响35-51
  • 3.1 肋片形状的影响35-43
  • 3.2 肋片高度的影响43-50
  • 3.3 本章小节50-51
  • 第4章 其他参数对甲烷超临界湍流换热的影响51-74
  • 4.1 固体导热系数的影响51-59
  • 4.2 壁面热流密度的影响59-68
  • 4.3 入口速度的影响68-73
  • 4.4 本章小节73-74
  • 第5章 总结和展望74-76
  • 5.1 工作总结74-75
  • 5.2 研究展望75-76
  • 参考文献76-82
  • 附录A82-83
  • 附录B83-84
  • 附录C84-85
  • 作者简历85


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

竖直圆管中超临界压力CO_2在低Re数下对流换热研究    张宇;姜培学;石润富;邓建强;

裂解吸热反应对乙烷超临界传热的影响    阮波;孟华;

航空煤油超临界压力流/固/热耦合数值模拟    王雷雷;徐可可;孟华;

强化传热技术及其应用    李洪亮

超临界流体传热特性研究综述    王英杰;

超临界压力下煤油传热特性试验研究    胡志宏,陈听宽,罗毓珊,郑建学,汤敏

基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术    孙长敬,褚家如

近壁面网格尺寸对湍流计算的影响    覃文洁;胡春光;郭良平;左正兴;

DPIV对圆柱绕流的研究及运动参考坐标系的转换    李静,姜曼松

应用于喷水推进器的流量传感器数值仿真    陈瑶;

具有中心裂纹载流薄板拉伸时的应力强度因子    敖涛,白象忠,郑坚,刘俊杰,刘思远

聚驱井抽油杆偏磨原因及预防    杨晶,杨树人,王春生

动量定律实验仪器的改进分析与评价    刘银庆,马一玫

换热器表面多孔管及应用    黄崇林;钟经山;

海拔高度对锅炉对流受热面总传热系数的影响    马有福;刘聿拯;袁益超;周文铸;胡晓红;

高压水射流冲击压力分布规律的研究    林府进;夏永军;周卫东;

比热非常值对高超声速平板边界层稳定性的影响    贾文利;曹伟;

工程流体力学教学内容与教学方法探讨——哈尔滨理工大学高教科研课题    韩家德;于延民;

孤立波与孤立子    王振东;

流体在内管带环槽环空流场的数值模拟    裴晓含;王野;崔海清;刘兴君;

气体动力学声速的教学方法研究与实践    樊洪明;刁彦华;尹志芳;姜海航;

一种新型微泡发生器的流场仿真研究    谢军;李浙昆;王高升;王乐琼;

带行星齿轮的大型潜水电泵研制与应用    古智生;吕建新;

用VRML实现交互式动态流体仿真    陈永健;李才伟;

深井巷道涌水探查方法及工程治理研究    刘人太;李术才;潘光明;张庆松;武文东;李海燕;林明远;

冷藏集装箱船舱通风散热系统的数学模型研究    刘涛;杨万枫;

河网、河口及海岸整体联解数值模式及其在珠江口咸潮上溯研究的应用    邹华志

高压旋喷气液同轴喷嘴射流流场理论与试验研究    张彬

贯通式潜孔锤钻头反循环机理研究及结构优化    范黎明

温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究    程秀花

水力充填负压强制脱水研究    韦华南

太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究    李志永

硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究    王丹

水电站水力学问题仿真计算及其工程应用研究    林劲松

整流翼型均速管流量传感器研究    齐利晓

浮子流量传感器结构优化与粘度影响研究    朴立华

煤矿井下水力冲孔快速消突的射流特性与防突机理研究    高振周

TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测    张万煌

垂直上升管内超临界航空煤油传热特性实验研究    张巍

固液两相流旋流泵的数值模拟与性能预测    王红利

四风道燃烧器的结构与性能研究    卢凯芳

超细卧式搅拌磨的流场模拟及其粉碎机理研究    赵艳平

气相法制备纳米二氧化硅燃烧器数值模拟研究    廖光辉

低温甲烷在水平圆管中的超临界湍流传热数值研究    王亚洲

超临界压力下庚烷的湍流换热数值研究    华益新

省煤器灰斗结构对电站煤粉锅炉烟气的预除尘性能研究    张国瑞

浮力对立式管中超临界压力水的传热的影响    周强泰

多孔介质中超临界CO_2对流换热数值模拟    姜培学,李勐,徐轶君,任泽霈

竖直圆管中超临界压力CO_2在低雷诺数下对流换热研究    徐轶君,姜培学,张宇,任泽霈

竖直圆管中超临界压力CO_2在低Re数下对流换热研究    张宇;姜培学;石润富;邓建强;

高热流条件下超临界压力煤油流过小直径管的传热特性    胡志宏,陈听宽,罗毓珊,郑建学

超临界压力下正庚烷的湍流传热数值研究    华益新;王亚洲;孟华;

考虑发动机冷却通道固壁内耦合导热影响的低温甲烷超临界压力传热研究    陈尊敬;王雷雷;孟华;

大庆RP-3航空煤油热物性分析    范学军;俞刚;

超临界压力下低温甲烷的湍流传热数值研究    王亚洲;华益新;孟华;

超临界压力下煤油传热特性试验研究    胡志宏,陈听宽,罗毓珊,郑建学,汤敏

肋片传热量计算的新讲解    汪城;朱晔;蒋绿林;

两种肋片的损失率分析及优化    陈维汉,钱壬章

肋片温度周期性变化的传热研究    杨翔翔,何宏舟

环肋肋基温度沉降对肋片散热的影响    李隆键,张洪济

肋片传热与优化分析的通用程序设计    林荣德,杨翔翔

基于COMSOL Multiphysics的三角形肋片传热数值模拟    吴开峰;曹汉卿;

辐射对流条件下肋片散热的数值计算和结构优化    陈建芳,张双喜

仿螺旋肋片内冷通道流动与传热数值分析    邱庆刚;沈胜强;

肋片几何形状对仿螺旋肋片内冷通道流动与换热的影响    邱庆刚;沈胜强;

肋片能质传递效率研究    张友利;吴双应;

被动系统中肋片结构参数对温升的影响分析    张旭;刘小倩;张韵淇;车昆明;

带内肋片相变蓄能换热器的数值分析    刘倩平;杨历;

一种带异形肋片的新型散热器的热工性能及技术经济评价    张欢;由世俊;高佛佑;

仿螺旋肋片内冷通道流动与换热特性研究    邱庆刚

复杂内冷透平动叶中流动与换热研究    苏生

具有双梯形截面肋片的功率器件液冷基板应用研究    刘宗振

带肋表面气体喷吹冷却的数值研究    贾丽娟

超临界压力下低温甲烷在肋片冷却圆管中的强化传热的数值模拟研究    唐丽君

基于(火积)耗散极值原理的叶形肋片构形优化    汤志坤

大功率LED光源散热结构设计及其散热性能研究    郭凌曦

多孔复合微小通道内传热与流动性能研究    邹毅

高压变频器的散热器选择与性能研究    董赫伦

Baidu
map