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关键词： 航空发动机   轴承腔   油气两相流   锥形结构   传热传质  

摘要： 轴承腔壁面两相流动与换热是轴承腔精细化设计的基础,与腔壁结构密切相关。针对具有典型锥形结构特征的轴承腔内的油气两相流动和换热问题,基于相体积分数(Volume of Fluid,VOF)两相流动模型,通过与圆柱形轴承腔进行对比,参数化分析获得了锥形结构对流动及换热的影响,使用无量纲分析的方法,建立了适用于该锥形轴承腔常见工况范围内的对流换热准则式。研究表明:锥形轴承腔壁的换热量略小于柱形腔,锥形腔壁换热量随着发动机主轴转速的升高而增加,随着供油量的增加线性增加,随着封严气流量的增加先减小后增大。

关键词： 分形理论   火龙果   冻干过程   数值模拟   传热传质  

摘要： 目的:分析火龙果冻干过程的干燥特性。方法:基于分形理论和多孔介质传热传质理论,使用COMSOL软件对厚度为8,10,12,14 mm,半径为40 mm的红心火龙果片进行数值模拟,模拟火龙果升华干燥阶段火龙果内部多孔介质内的传热传质过程,获取冰升华过程中冰界面的实时位移,预测升华周期,并进行实验验证。结果:模拟数据与试验数据相吻合,误差较小,脱水速率最大相对误差为12.6%,绝对误差为0.18 g/h;含水率最大绝对误差为5.4%。相同初始速冻温度下,随着厚度的增加,升华干燥阶段时间呈非线性增加;火龙果内部孔隙直径越大,有效扩散系数越大,干燥速度越快,产品品质随之下降。结论:基于分形理论能够实现良好的火龙果冻干过程的数值模拟,综合考虑冻干产品制造周期和品质,10 mm为红心火龙果的最佳厚度。

关键词： 北京理工大学   中国制冷学会   工程热物理学   中国科学院   结霜   传热传质   国际研讨会   东南大学  

摘要： 2022年10月29—30日,由北京制冷学会、中国制冷学会、中国工程热物理学会传热传质分会共同主办,北京理工大学、东南大学共同承办的多相传热与双碳科技应用国际研讨会暨2022年结霜结冰专题研讨会在线上成功举办。中国科学院周远院士,中国制冷学会理事长、清华大学江亿院士,全国政协委员、北京制冷学会唐俊杰理事长,北京理工大学机械与车辆学院院长姜澜教授致辞。

关键词： 膜介质   孔喉结构   传热传质   分形理论  

摘要： 运用分形理论,建立了气体在膜介质中的流速模型,基于流速模型推导出气体通过膜介质的扩散系数模型和换热系数模型。分析了膜介质的孔喉比、迂曲分形维数、面积分形维数、孔隙率和固体颗粒直径等微观结构参数对膜介质传热传质的影响。结果表明,孔喉微观结构参数对膜介质的传热传质过程具有重要影响。扩散系数和换热系数与孔隙率、固体颗粒直径和面积分形维数呈正比。喉道直径一定时,固体颗粒直径增大,膜介质内部孔隙直径增加,流动阻力变小,膜介质的传热传质能力增强;扩散系数和换热系数与孔喉比、迂曲分形维数呈反比;固体颗粒直径一定时,孔喉比增大,喉道直径变小,迂曲分形维数增大,面积分形维数减小,流动阻力变大,膜介质的传热传质能力减弱。

关键词： 热防护材料   传热传质   热-力-化耦合   气固界面   界面演化  

摘要： 热防护材料本身和复杂高温/非平衡流动环境之间的气固界面传热传质问题对高超声速飞行器服役热环境的高精度预测及热防护系统(TPS)的精细化设计至关重要。从航空航天及传热传质领域角度出发,以试验测试、理论计算、数值模拟及人工智能应用这4种典型研究范式为切入点,重点综述了国外表征高温服役气体环境/热防护材料气固界面传热传质耦合特性的主要研究手段及最新研究进展,简要总结了中国该领域的研究现状及特点,并在此基础上浅谈了现阶段热防护材料界面热质耦合特性研究的经验启示和新科学范式革命发展带来的挑战思考。

关键词： 加压浸出   搅拌釜   流场   温度场   传热传质  

摘要： 为了探究加压浸出搅拌釜内流场及温度分布规律,本文基于Fluent软件,采用SST k−ω湍流模型、欧拉−欧拉多相流模型以及多重参考系方法,在不考虑化学反应的前提下,耦合气液流动、传质和传热,构建加压浸出搅拌釜内流体流动及传热传质的数学模型,并分析了釜内气液流场、温度场的分布特征。结果表明:流体会在釜内形成两个主要循环区,桨叶后方出现“气穴”现象;靠近球形釜壁处流体存在明显的分层现象和局部高温区;釜壁处挡板对搅拌流场及温度场分布的影响较大,靠近挡板的位置流场分布更加紊乱,温度更均匀。

关键词： 镁合金焊接   冷金属过渡   多相流   数值模拟   传热传质  

摘要： 为研究冷金属过渡焊(CMT)的周期性能量输入及焊丝抽送行为对镁合金熔池动态行为的影响,在FLUENT软件中建立了焊丝-熔滴-熔池多相流数值分析模型。提出一种在流体体积法(VOF)多相流计算域中划分熔滴与熔池区域并判断其接触状态的方法,结合动网格技术实现自动响应的焊丝抽送,在熔池区域加载间歇性的热源、电弧力,采用镁合金CMT堆焊实验所得参数进行数值模拟。结果表明,在CMT能量输入周期的短路阶段,由于焊丝的回抽,熔池被向上提拉并在焊丝端部形成了液桥,内部液态金属在马兰戈尼力的作用下,由边缘流向中间,由下方流向上方,焊丝持续回抽至脱离熔池后,熔池受到液桥断裂的反作用力,液态金属快速向后方流动使熔池形状发生改变,可知焊丝回抽与马兰戈尼力是熔池动态行为的主导作用力,此外,焊缝熔深的模拟结果为0.53 mm,与实际成形焊缝的熔深存在3.47%的误差,验证了模型的有效性。

关键词： 高温热管   传热传质   数值模型  

摘要： 高温热管由于工作温度高、传热效率高、安全可靠等优点,具有广阔的应用前景。高温热管内发生的传热传质现象可分为三种基本类型:(1)蒸气区的蒸气流动;(2)吸液芯内工质熔化及液体流动;(3)气-液两相的相互作用。本文针对高温热管运行瞬态、冷冻启动、传热极限等过程,总结了目前的高温热管数值模型及方法,包括集总参数法、热阻网络模型、一维瞬态模型、二维瞬态模型、吸液芯工质熔化模型、蒸气区稀薄蒸气模型、传热极限模型等,综合评价已有的热管数值模型,指导热管模型的选择和应用。

关键词： 全钒液流电池   径向流动全钒液流电池   电化学储能   传热传质   数值模拟  

摘要： 全钒液流电池因其选址自由、效率高、寿命长以及安全性高等特点,广泛应用于大规模储能领域,然而现有电池结构单一,无法满足储能领域高速发展的需求。为提高全钒液流电池电化学性能,采用数值模拟方法,针对新型径向流动全钒液流电池单元,建立电池单元内部电化学反应与热质传递耦合作用数学物理模型,获得了不同电解液进口数量下新型电池单元内部多物理场耦合输运特性分布规律,包括电解液速度场、压降、离子浓度以及电极电势的分布规律。结果表明,电池电解液进口数量的增加,可以有效改善电解液在多孔电极内的输运性能,提升多孔电极内部离子浓度分布均匀性,削弱离子浓度极化现象,提高电极电势,增强电池性能。同时,在多孔电极入口处设置电解液分配管,可以有效减小电解液流动阻力,提升电解液分配均匀性,进一步提升电池性能。仿真模拟的研究结果可为全钒液流电池结构的优化设计提供参考。

关键词： 环路热管   蒸发器   可视化   传热传质  

摘要： 针对环路热管内部工质相变及流动换热问题,设计了环路热管蒸发器中心通道可视化实验平台,研究了不同加热方式对热管内工质状态和传热特性的影响。结果表明:加热方式直接影响热管10 W启动过程,双面加热启动速度最快。相同热载荷时,不同加热方式下环路热管热阻及蒸发器中心通道内液面高度和成核情况存在差异。10~40 W热载荷时,随着热载荷的增大,三种加热方式的传热热阻均在减小。40~50 W热载荷时,顶部加热方式下的热管性能出现恶化,底部加热传热性能出现停滞,仅双面加热性能稳定并有提高趋势。随着热负荷的增加,蒸发器中心通道内气液界面升高、气泡的产生变得更加剧烈,蒸发器通过吸液芯向储液器的漏热量增加,进而影响环路热管的性能。