锯齿形通道内流动与换热的自维持振荡特性实验研究

来源 :中国工程热物理学会2008年传热传质学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lang_tianhua
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本文以锯齿型通道为研究对象,用可视化实验的方法,即采用滴加示踪剂的方法,观察和拍摄流场的变化情况,以进一步证实先前数值模拟所得到的流动和换热出现自维持振荡现象是一种物理现象,而不是数值模拟方法本身带来的数值振荡。
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本文采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对底部加热三维封闭长方体腔内空气的自然对流进行了数值计算,根据计算结果,探讨了方腔内流体流动与换热的静态分岔与振荡情况以及边界条件的影响。计算结果表明,在固定的几何尺寸和不同Ra的情况下,当初始场不同时,会出现若干不同的解,即存在解的静态分岔;在固定的几何尺寸和相同的初始场情况下,低Ra时流动与换热处于稳态,当Ra 超过某一临界值时,流动与换热就会发
通过延迟修正的方法建立了基于SIMPLE的有限容积紧致方法求解对流换热问题,对底部加热的方腔内自然对流换热问题进行数值模拟,证明了方法的可行性和高精度。同时也说明了不同网格系统对数值解精度的影响。
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本文对凹槽通道中流动和换热的自维持振荡特性进行了数值研究。计算采用层流模型,SIMPLE算法,QUICK差分格式。计算结果表明,在凹槽通道中流动和换热的自维持振荡过程中,温度场随时间的变化具有周期特性,对于层流阶段和层流到湍流之间的过渡阶段的低、中Re数下的凹槽通道流体流动,“自由剪切层”理论对通道的流动和换热起主导作用,而对于湍流的高Re数,“自维持振荡”理论对通道的流动和换热起主导作用的振荡特
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本文利用消息传递接口库实施数据传递,将SPMD编程模式的并行算法与LBM相结合,提出了LBM的两种并行计算方法,在小型局域网下实现了对二维方腔自然对流换热问题的LBM并行模拟。数值结果表明,所建立的并行计算环境和区域分解并行算法能够得到正确和收敛的数值结果。对并行算法作出的性能分析表明,所给出的区域分解并行算法得到了明显的加速效率。
本文主要对基本型式的冷凝器的性能进行对比研究,确定冷凝器形式为套管式冷凝器,并针对作为套管内管的不同型式的管型(光管、单螺旋槽管)进行了对比分析研究,利用遗传算法综合考虑槽深、槽间距等影响因素进行优化计算,优化后的单螺旋槽管的套管式换热器其几何尺寸与常规计算以及光管套管式换热器相比,大大节约了材料和所占空间。
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