有限元求解二维介质辐射——相变耦合传热

来源 :中国工程热物理学会传热传质学2009年学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xtcwang
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许多工程领域都涉及到半透明材料的高温相变传热问题,这类问题的实质是辐射-导热-相变瞬态耦合传热问题。本文采用焓方程考虑导热、辐射及相变传热的耦合作用,将相变潜热项视为方程的内热源项,采用有限元法求解导热、辐射及相变耦合传热的焓方程,并将不考虑辐射的相变传热结果和文献提供的精确解进行比较,验证本文采用有限元法建立的导热-相变耦合模型的正确性。最后分析了热辐射对半透明介质相变传热的影响。
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本文通过实验研究了以水为工质的振荡流热管传热基本规律。实验结果表明,以水为工质的热管具有优良的传热性能。加热温度为69℃时,冷却水能被加热到66.8℃,加热温度为79℃时,最高温度为75.6℃,加热温度为88℃时,冷却水最高温度为84.9℃。振荡流热管运行性能稳定,充液率在40%~60%之间热管传热性能相差不大。水工质振荡流热管受倾斜角度影响较小,且随着加热温度的提高,热管性能显著改善。
利用Fluent软件对不同工况下的脉冲管制冷机进行了数值模拟,得出了不同工况下脉冲管制冷机内压力波和质量流量之间相位差变化关系,同时将两种湍流模型应用于数值计算中,进行了对比研究。
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通过分析混合室结构对喷射器性能的影响,提出混合室结构存在两种形式,一种为满足喷射系数最大化的结构形式,另一种为满足临界压缩比最大化的结构形式。文中指出,除喷射系数外,临界压缩比是喷射器所固有的另一个重要性能参数,进行蒸汽喷射器性能分析和设计时,必须给出正确的临界压缩比,才能保证喷射器在一定的工况范围内稳定运行。
针对回路型振荡流热管,结合目前理论分析及实验研究结果,通过对其内部流动及传热过程进行合理的简化建立物理模型;通过划分适宜的单元体,结合工质的流动及传热特性,进行单元体管内汽-液塞的受力情况分析,构建单元体乃至整个振荡流热管的数学模型,并通过计算分析热管加热段内流动及传热特性以及结构和运行因素对其的影响。
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