国家自然科学基金(50476046)
- 作品数：11 被引量：111H指数：6
- 相关作者：陶文铨何雅玲李增耀武俊梅丰镇平更多>>
- 相关机构：西安交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学一般工业技术航空宇航科学技术更多>>
- 一种预测流动和传热问题的快速算法被引量：6
- 2007年
- 将湍流拟序结构分析中的最佳正交分解技术运用到流动和传热问题中,并在最佳正交分解技术的基础上提出了一种快速预测流动和传热问题的算法.通过对样本矩阵实施最佳正交分解得到一组特征函数.这些特征函数具有能量最优的特性,即以这些特征函数为基函数,可以用非常少的基函数将原物理问题准确地表示出来.特征系数用样条曲线插值的方式计算得到.以同心圆环内的自然对流为例验证此算法,参数Ro/Ri为2.6,Pr为0.71,5 000≤Ra≤1×105.利用该算法可以准确地预测温度场和速度场,与准确解之间的相对误差仅为0.7%,并且比SIMPLE算法快100倍.该算法有较广的使用范围,不受几何结构和流态的限制,只要有一组准确的样本便可使用.
- 丁鹏陶文铨
- 关键词：传热
- 电子器件空气强制对流冷却研究被引量：2
- 2006年
- 运用翅片开缝等设计思想,对电子器件空气冷却平片散热器中的翅片进行改进,并对连续平片、分段平片、分段开缝翅片等散热器进行了层流流动与换热的数值模拟.研究发现,在相同风扇泵功条件下,分段平片性能优于连续平片,开缝翅片优于分段平片.提出了一种适用于冷却要求更高的新型散热器,相比原散热器,新型散热器翅片间距和翅片厚度更小,翅片开缝且分段.初步研究表明,这种新型散热器在风扇功率足够的情况下,可以用于下一代热负荷更高的CPU,并讨论了常规的空气强制对流冷却的极限问题.
- 李斌陶文铨何雅玲
- 关键词：电子器件散热器
- 纵向涡强化通道内换热的数值研究及机理分析被引量：16
- 2006年
- 用三维数值模拟方法研究了纵向涡发生器用于层流矩形通道的流动换热特征．研究了Re（为800-3000）、涡发生器的冲角（分别为15°、30°、45°、60°、90°）、纵向涡发生器的形状对通道平均Nu和平均阻力系数的影响，并利用场协同原理进行了分析．结果发现：纵向涡发生器产生的二次流使全场速度和温度梯度之间的平均夹角减小，换热得到强化；纵向涡能改善包括涡发生器附近区域以及下游广阔区域的场协同性，而横向涡只可以改善涡发生器附近区域的场协同性，所以纵向涡可以强化整体换热，而横向涡只可以强化局部换热；对于光通道，协同角随Re增大而增大，但对于有纵向涡发生器的通道，协同角随着Re增大而减小．同时，在面积相同的条件下三角形小翼优于矩形小翼．
- 武俊梅陶文铨
- 关键词：纵向涡强化换热场协同
- 电子器件空气强制对流冷却研究被引量：9
- 2006年
- 运用翅片开缝等设计思想，对电子器件空气冷却平片散热器中的翅片进行改进，并对连续平片、分段平片、分段开缝翅片等散热器进行了层流流动与换热的数值模拟．研究发现，在相同风扇泵功条件下，分段平片性能优于连续平片，开缝翅片优于分段平片．提出了一种适用于冷却要求更高的新型换热器，相比原换热器，新型换热器翅片间距和翅片厚度更小，翅片开缝且分段．初步研究表明，这种新型换热器在风扇功率足够的情况下，可以用于下一代热负荷更高的CPU，并讨论了常规的空气强制对流冷却的极限问题．
- 李斌陶文铨何雅玲
- 关键词：对流冷却电子器件翅片间距换热器数值模拟
- 再生冷却推力室耦合传热数值模拟被引量：10
- 2006年
- 对大推力液体火箭发动机再生冷却推力室内部燃气、室壁和再生冷却剂进行了耦合传热数值计算。采用二维轴对称N-S方程描述推力室内部燃气的湍流流动与传热,对冷却剂流动采用简化的一维模型,通过室壁的偶合传热采用一维传热模型。N-S方程的求解采用贴体坐标系下的有限容积法,速度和压强的耦合采用可压缩的SIMPLE算法。湍流的模拟采用可压缩的标准k-ε模型,辐射传热采用热流模型计算。研究表明,本文方法可较好地模拟燃气的二维流动,同时能快速计算壁面热流密度、壁温和冷却套温升,计算结果对大推力发动机推力室的设计具有一定的指导意义。
- 张宏伟陶文铨何雅玲丰镇平
- 关键词：航天推进系统火箭发动机耦合传热数值模拟湍流
- 稳定性可保证二阶格式在多重网格中的有效性和经济性
- 2005年
- 基于一种稳定性可保证的二阶差分格式(SGSD),对SIMPLE算法实施了完全多重网格循环以加速外迭代的收敛.采用规正变量的方法实施了SGSD.通过对二维顶盖驱动流动的计算,分析了多重网格在SIMPLE算法中的收敛特性.计算结果表明:SGSD格式具有与其他高阶格式及高阶组合格式相同的计算精度,且收敛速度优于其他高阶格式,在雷诺数较高时(Re=3 000),其收敛速度是二阶迎风格式的1.77倍,是QUICK格式的1.37陪,同时在疏密网格层次上均可以保证计算的稳定性;采用多重网格加速SIMPLE算法的迭代时,不仅要考虑多重网格的循环方式,还要考虑对流项的离散格式,在计算中SGSD格式具有明显的优势.
- 马良栋李增耀陶文铨
- 关键词：多重网格有效性
- 开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟被引量：41
- 2005年
- 对2排X型双向开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验研究, 在实验的 Re范围内得出了传热和阻力的性能关联式及特性曲线.比较得出,开缝翅片的传热性能远高于平直翅片,与单向开缝翅片相比,X型双向开缝翅片的性能更好.通过数值模拟得出了 X型双向开缝翅片的效率计算曲线.应用场协同原理,对数值模拟得到的气流在2片翅片之间的温度场、速度场、对流换热系数及压降在流动方向上的沿程变化进行了分析.结果表明,开缝翅片有效强化传热的根本原因是翅片开缝后改善了速度和温度梯度的协同性.
- 李惠珍屈治国程永攀陶文铨
- 关键词：翅片管换热器关联式强化传热场协同对流换热系数
- 具有截面自然对流通道内湍流换热的直接数值模拟被引量：4
- 2007年
- 对矩形管道内具有稳定自然对流的充分发展湍流换热进行了直接数值模拟,湍流雷诺数Reτ和普朗特数Pr分别为400和0.71,格拉晓夫数Gr为104、105、106和107.分析了管道截面上雷诺应力对主流平均速度、截面流速以及截面平均温度的影响.结果表明:在Gr较小时,湍流雷诺应力的作用使截面的平均换热系数增大;在Gr为107时,浮升力的作用增强,但湍流产生的雷诺应力使自然对流的作用减弱.因此,与层流相比,在Gr相同时,湍流的管道截面平均换热系数反而减小.
- 马良栋李增耀陶文铨
- 关键词：自然对流湍流换热直接数值模拟
- 旋转对平板通道内湍流流动和换热影响的直接模拟被引量：1
- 2005年
- 直接模拟了展向旋转数等于0～15时平板通道内的湍流流动和换热,分析了科氏力对湍流平均特性、湍流统计特性、雷诺应力输运和湍流结构的影响.采用有限差分法离散非稳态N-S方程,湍流雷诺数和普朗特数分别为150和0.71,网格数为64×128×64.计算结果表明,随着旋转数的增加,压力面附近湍流强度增大,换热增强,而吸力面附近换热减小.雷诺应力输运方程中的旋转项在各应力中的能量分配作用远大于压力分配项,且旋转项使得雷诺应力输运方程的各项分布和相对关系发生了较大的变化.由于科氏力的作用,压力面附近的条带间距减小,条带变细、变短,而吸力面流动脉动衰减,有层流化的趋势.
- 李光熙陶文铨李增耀宇波
- 关键词：湍流
- 液体火箭发动机燃烧室液膜冷却数值研究被引量：3
- 2006年
- 对液体火箭发动机燃烧室中的液膜冷却进行了数值模拟.采用有限容积法对燃气和液膜控制方程同时进行求解,对燃气和液膜分别采用标准k-ε模型和修正的Van Driest模型描述其湍流流动.燃气的辐射传热采用热流模型计算,同时对液膜干涸点下游的流动与传热进行了模拟.详细研究了气液界面上质量、动量和热量的传输特性,发现当壁面绝热时,燃气对流传热和液膜蒸发所吸收的汽化潜热在界面热量传递中起主导作用,但燃气的辐射传热和液膜显热不能被忽略.同时,分析了各种因素对液膜长度的影响,计算结果与实验符合良好,对工程实践有指导意义.
- 张宏伟陶文铨何雅玲丰镇平
- 关键词：燃烧室液膜冷却湍流数值模拟
