刘遵超
,
王珂
,
刘彤
,
杨凤叶
,
曹侃
,
刘敏珊
工程热物理学报
建立了外径为3 mm的内螺纹管三维实体模型,使用Fluent软件研究了在不同的进口雷诺数和操作压力下超临界二氧化碳在水平内螺纹管内的流动与传热特性.研究表明:不同截面局部换热系数和相同流体局部平均温度下的局部换热系数均随着冷却压力的增大而增大;相同流体局部平均温度下的局部换热系数随着进口雷诺数的增加而增大;不同冷却压力和进口雷诺数下,流体局部平均温度越接近超临界二氧化碳的临界点温度,局部换热系数也就越大.
关键词:
超临界二氧化碳
,
内螺纹管
,
数值模拟
,
换热
,
流动
刘敏珊
,
杨凤叶
,
董其伍
,
张丽娜
,
曹侃
工程热物理学报
本文对超临界压力下二氧化碳在竖直管内的对流换热进行了模拟研究，分析了超临界二氧化碳在临界点附近的物性变化，以及不同进口温度对换热系数的影响和换热系数与煨的关系。结果表明，在临界点附近，物性变化非常剧烈，尤其是比热容的变化最为明显；在较大雷诺数下，二氧化碳进口温度对微细管道换热系数的影响较小；不同截面处换热系数和煅的变化趋势一致。
关键词:
超临界二氧化碳
,
数值模拟
,
换热系数
,
煅
刘彤
,
刘敏珊
机械工程材料
应用连续统力学、金属物理宏观性能与固体物理微观理论,通过推导获得了碳钢和压力容器钢线膨胀系数与宽范围温度之间的解析表达式和近似计算展开式;提出了线膨胀系数的转捩温度Tc的定义式,当温度低于Tc时,线膨胀系数随温度升高而增大;当温度高于Tc时,线膨胀系数则随着温度升高而减小;基于固体物理原子理论,推导出了考虑高温热激活能诱导位错变形效应的弹性模量与温度之间的关系式,并给出了碳钢和压力容器钢弹性模量随温度变化的普适函数表达式;对于纯铁、碳钢和压力容器钢的弹性常数,采用导出公式的计算结果与试验结果符合甚好.
关键词:
金属材料
,
力学性能
,
线膨胀系数
,
弹性模量
杨凤叶
,
刘敏珊
,
刘彤
,
赵鹏飞
工程热物理学报
换热器性能的优化,不但能够强化传热减小阻力,而且能够节约能源和减少环境污染,这在能源日益短缺的今天具有重要的经济价值和社会效益.本文通过编程迭代的方法,对文献中的(火积)耗散均匀分布原则(EoED)和温差均匀分布原则(EoTD)略做改进,使改进后的两种优化原则更好地与实际应用相结合.基于改进后的两种优化原则,分析比较了二氧化碳在不同进口质量流量下,两种原则优化的效果.结果表明,从有效度、(火积)耗散数等沿管长Z方向的大小变化,显示(火积)耗散均匀分布原则优化结果明显优于温差均匀分布原则,表明(火积)耗散均匀分布原则的传热效率高于温差均匀分布原则.
关键词:
超临界二氧化碳
,
(火积)耗散均匀分布原则
,
温差均匀分布原则
董其伍
,
白彩鹏
,
刘敏珊
,
王丹
工程热物理学报
三叶孔支撑板是广泛应用于核电站换热器中的一种管束支撑结构,其性能的好坏对核电厂的运行及安全有着重要的影响.文中运用“单元流道”模型,分析了流道内流动和传热的细观特性,研究了三叶孔支撑板换热器中开孔高度、支撑板间距和壳程流量对传热、压降的影响.结果表明,三叶孔支撑板换热器的性能随开孔高度和支撑板间距的增加而增加,随壳程流量的增加而降低.
关键词:
三叶孔板
,
单元流道
,
压降
,
传热系数
王珂
,
刘遵超
,
刘彤
,
曹侃
,
刘敏珊
机械工程材料
建立了简化的管壳式换热器三维模型,利用ANSYS软件对模型的温度场和应力场进行了有限元分析,对比分析了1h和105 h后的应力场,分析了高温蠕变模拟结果.结果表明:由于蠕变变形引起的应力松弛使得105 h后的应力最大值较1h后的出现了明显的下降,最大值出现的位置也发生了变化;经过105 h后换热器的最大蠕变应变达到了0.337,严重蠕变发生的位置主要在封头顶端和筒体中部,与文献报道的失效部位一致,证明了模拟结果的准确性.
关键词:
压力容器
,
蠕变
,
应变
,
有限元模拟
刘遵超
,
王珂
,
古新
,
曹侃
,
刘彤
,
刘敏珊
工程热物理学报
建立了内径为2 mm的三叶管三维模型,使用ANSYS Fluent软件对超临界二氧化碳在三叶管内的对流换热特性进行了研究,分析了流动方向、进口雷诺数、壁面热流密度和冷却压力等因素对局部换热系数的影响,结果表明:在本文研究的范围内,流动方向对超临界二氧化碳在三叶管内局部换热系数的影响较小,可以忽略,进口雷诺数、壁面热流密度和冷却压力对局部换热系数的影响较大;二氧化碳进口雷诺数越高,对应的局部对流换热系数也越高,壁面热流密度的大小对局部换热系数出现峰值位置有较大影响,对其大小影响不大;超临界二氧化碳冷却压力越高,对应的局部对流换热系数的峰值也越大;局部对流换热系数峰值所对应的温度只与冷却压力下的临界温度有关.
关键词:
超临界二氧化碳
,
三叶管
,
数值模拟
,
换热
王珂
,
刘遵超
,
刘彤
,
刘敏珊
工程热物理学报
本文建立了一种百叶窗翅片的二维模型,并使用ANSYS Fluent对较高雷诺数下百叶窗翅片的不同倾斜角度对流体流动和传热的影响进行了研究.结果表明,在翅片倾斜角等于33°时,努塞尔数达到最大值,翅片的传热性能最好.在相同雷诺数下,压降随倾斜角度的增加不断增大.在相同的倾斜角度下,雷诺数增加,努塞尔数增大,但同时压降也会变大.通过相同泵功下的换热量来衡量百叶窗翅片的综合性能,得到在倾斜角为19°时,翅片的综合效能最高.
关键词:
百叶窗翅片
,
翅片倾斜角
,
数值模拟
刘彤
,
刘敏珊
机械工程材料
基于固体物理微观理论,导出了金属材料密度与温度之间的关系式,应用此关系式计算出的不同温度下材料密度与试验结果能较好吻合.在讨论了固体弹性常数与原子间相互作用势之间关系的基础上,给出了金属固体分子动力学模拟原子间相互作用势函数的选择原则;提出了基于变化调整晶体结构和密度来间接反映温度变化影响的弹性常数分子动力学模拟算法,并对计算过程进行了说明,为分析高温材料性能提供了一条新途径.基于所提算法,给出了常温和912℃下弹性模量和泊松比的计算实例,计算结果与试验结果吻合良好.
关键词:
金属
,
弹性常数
,
温度
,
分子动力学模拟
