异形流道换热面强化传热传质特性研究PDF电子书下载

1 传统流道换热面的研究现状与发展趋势 1

1.1 传统流道换热面研究现状及进展 1

1.1.1 强化传热技术研究进展 1

1.1.2 矩形流道结构 4

1.1.3 圆形流道结构 9

1.2 传统流道换热面的研究瓶颈 11

1.2.1 强化传热提高瓶颈 11

1.2.2 流动阻力改善瓶颈 11

1.3 传统流道换热面的发展趋势及应用前景 13

1.3.1 发展趋势 13

1.3.2 应用前景 13

1.4 本章小结 14

2 异形流道换热面研究意义及应用 15

2.1 研究意义 15

2.2 异形流道换热面的结构特征及定义 16

2.3 异形流道换热面国内外研究现状 17

2.3.1 梯形流道结构 17

2.3.2 波纹形流道结构 19

2.3.3 横纹管结构 20

2.3.4 螺旋槽管结构 21

2.3.5 扭曲椭圆管结构 22

2.3.6 异形流道在冷凝传热中的研究进展 23

2.4 异形流道的应用 24

2.4.1 在车用换热器中的应用 24

2.4.2 在空调“两器”中的应用 25

2.4.3 在电子设备中的应用 26

2.5 本章小结 27

3 异形流道内温度均匀性分布及流动特性研究 28

3.1 第一类渐扩形异形流道的结构特点及重要性 28

3.2 异形流道研究中的数值模拟方法 29

3.2.1 基本假设及数学模型 30

3.2.2 计算模型及边界条件 32

3.2.3 网格的划分及离散化 33

3.2.4 控制方程 34

3.2.5 网格独立性及数学模型验证 36

3.3 对流换热过程中的温度均匀性分布 37

3.3.1 流道内温差分布理论分析 37

3.3.2 等截面流道和梯形流道内的温度分布 40

3.4 等截面翅片和梯形翅片内导热温度分布 47

3.4.1 等截面翅片内导热温度分布 47

3.4.2 相同倾角时梯形翅片内导热温度分布 48

3.4.3 不同倾角时梯形翅片内导热温度分布 49

3.5 梯形流道内流动特性分析 49

3.5.1 梯形流道内边界层分析 49

3.5.2 压降损失理论分析 52

3.5.3 流道内压降及速度场分析 53

3.5.4 综合强化传热性能比较 56

3.6 本章小结 58

4 异形流道特征参数对流动特性及场协同性的影响规律 60

4.1 余弦形流道的CFD分析 60

4.1.1 物理模型及结构参数 60

4.1.2 网格划分及独立性分析 61

4.1.3 波幅对传热和阻力性能以及温度场和速度场的影响 61

4.1.4 余弦形流道强化传热机理 66

4.2 抛物线形流道的CFD分析 68

4.2.1 物理模型及结构参数 68

4.2.2 网格划分及独立性分析 69

4.2.3 焦距对传热和阻力性能以及温度场和速度场的影响 69

4.2.4 抛物线形流道强化传热机理 74

4.3 圆弧形流道的CFD分析 75

4.3.1 物理模型及结构参数 75

4.3.2 网格划分及独立性分析 76

4.3.3 圆半径对传热和阻力性能以及温度场和速度场的影响 76

4.3.4 圆弧形流道强化传热机理 81

4.4 不同异形流道结构综合传热性能的对比分析 82

4.5 本章小结 83

5 异形流道换热面传热和流动性能实验研究 85

5.1 实验样件及实验研究方法 85

5.1.1 实验样件设计及制作 85

5.1.2 风洞实验台及CAN总线数据采集系统 90

5.1.3 等功率加热方法 98

5.2 不同异形流道内的传热和阻力性能 99

5.2.1 等截面流道不同翅片结构的传热和阻力性能 99

5.2.2 梯形流道不同结构的传热和阻力性能 104

5.2.3 余弦形流道不同结构的传热和阻力性能 106

5.2.4 抛物线形流道不同结构的传热和阻力性能 108

5.2.5 圆弧形流道不同结构的传热和阻力性能 109

5.3 不同异形流道实验关联式的拟合 111

5.3.1 等截面流道实验关联式 112

5.3.2 梯形流道实验关联式 114

5.3.3 余弦形流道实验关联式 115

5.3.4 抛物线形流道实验关联式 116

5.3.5 圆弧形流道实验关联式 117

5.4 本章小结 118

6 异形流道传热过程多维理论模型建模及分析 119

6.1 异形流道内导热多维理论模型 119

6.1.1 导热问题在一般坐标系下的数学描述 119

6.1.2 异形曲面流道内三维导热微分方程 121

6.2 异形流道内对流换热多维理论模型 124

6.2.1 异形流道内质量守恒方程 125

6.2.2 异形流道内动量守恒方程 126

6.2.3 异形流道内能量守恒方程 127

6.3 异形流道内微分方程的数值计算方法 130

6.4 多维理论模型的验证 133

6.4.1 多维导热模型验证 133

6.4.2 多维对流换热模型验证 134

6.5 本章小结 136

7 异形流道表面膜状冷凝传热规律及流动特性研究 137

7.1 异形流道表面膜状冷凝传热规律 137

7.1.1 膜状冷凝在异形流道中的应用意义 137

7.1.2 异形流道模型的假设 138

7.1.3 异形流道表面液膜内的守恒方程 139

7.1.4 液膜厚度方程及其无量纲化 141

7.2 异形流道表面膜状冷凝分区模型理论 142

7.2.1 双分区物理模型依据及假设 142

7.2.2 Ⅰ区薄液膜模型 143

7.2.3 Ⅱ区厚液膜模型 144

7.3 膜状冷凝模型的数值计算方法和模型验证 145

7.3.1 液膜界面曲率的数值计算方法 145

7.3.2 液膜厚度方程的数值计算方法 146

7.3.3 表面膜状冷凝数值模拟方法及验证 146

7.3.4 多维膜状冷凝理论模型验证 148

7.4 异形流道表面液膜内传热及冷凝液流动特性 150

7.4.1 异形流道表面温度梯度分布规律 150

7.4.2 液膜厚度发展规律及冷凝液流动特性的分析 151

7.5 本章小结 153

8 结论及展望 154

8.1 主要研究结论 154

8.2 主要创新点 156

8.3 研究展望 157

参考文献 158