一、扭转带强化传热:实验研究和应用评价（论文文献综述）
党伟[1]（2021）在《管内插绕花丝强化传热特性的实验与数值研究》文中研究指明换热器是暖通空调、化工石油、电力机械领域中不可或缺的设备,可以实现多种介质的热量转换,有非常重要的使用价值。强化管内换热是增加换热器传热性能很好的手段,尤其是管内流动高黏度流体时,可实现设备的经济运行,达到节能减排的效果。论文基于被动强化传热技术,实验研究了管内插绕花丝流动与传热特性,并用数值方法研究了流动结构、温度分布、涡量、二次流强度等,在此基础上对管内插绕花丝强化传热的机理做了深入研究。论文还对不同绕花丝结构参数对内插绕花丝强化换热管内的流动与换热特性做了详细研究。论文主要研究结论如下:（1）通过实验研究了内插不同螺旋线圈圈数对管内插入绕花丝的传热与阻力特性的影响。在相同的工作条件下,内插绕花丝强化传热管的传热性能远高于不插绕花丝光滑管。内插绕花丝强化传热管具有较好的传热性能;（2）对管束换热换热器管内插不同螺旋线圈圈数的绕花丝传热与流动特性实验研究。研究发现,在所研究的雷诺数范围内,管束换热换热器管内插不同螺旋线圈圈数的绕花丝后,强化传热因子JF1和JF2都随Re的增大先增大后减小;（3）对管翅换热换热器管内插不同螺旋线圈圈数的绕花丝传热与流动特性实验研究。研究发现,在所研究的雷诺数范围内,管翅换热换热器管内插不同螺旋线圈圈数的绕花丝后,强化传热因子JF1和JF2都随Re的增大而减小;（4）数值方法研究内插绕花丝强化传热机理,当流体在内插绕花丝强化传热管的管内流动时,在绕花丝的引导下,流体开始旋转,切向速度产生的离心力增大,推动管中心区域的流体向近壁区域移动,近壁区域的流体向管中心区域移动。在这一过程中,管内产生了纵向涡,二次流强度大大提高,不同温度的流体混合增强,从而提高了管内的换热性能;（5）当Re为400-1800时,内插绕花丝强化传热管的努塞尔数Nu/Nup约为12.0-38.2,摩擦系数f/fp约为7.7-18.1。在相同的质量流量下,Re=1000时的强化传热因子JF最大值可达2.16;（6）不同结构参数（主要包括中心骨架丝径,螺旋线圈丝径,绕花丝螺旋线圈直径,绕花丝螺旋线圈圈数等）的绕花丝平均换热特性和阻力特性研究,得出管内插绕花丝相比光管在阻力增加不多的情况下可以大大提高管内换热系数;（7）对绕花丝结构参数,流体的速度等工况下内插绕花丝管内强化传热进行优化评价,并拟合出传热特性与阻力性能的关联式,为管内强化的设计与应用提供可靠的基础数据。对内插不同绕花丝结构参数的强化传热管三个方向的涡量和传热特性进行对比,并分析传热特性与三个方向绝对涡量的关系,得到换热系数与三个方向绝对涡量的关联式。
胡旺盛[2]（2020）在《纳米流体在内置螺旋扭带管内流动与强化传热特性研究》文中提出在能源问题的大背景下,强化传热领域的研究开始从宏观的热交换设备优化转向增强换热工质传热效果。纳米流体是一种在传统换热工质中混入纳米级且高导热率的固体粒子制成的新型传热工质,可以增强热交换系统的效率,受到了学者们的高度关注。本文以水为基液,添加Al2O3和CuO两种纳米颗粒制成的纳米流体作为研究对象,开展了对纳米流体在圆管和内置螺旋扭带管内的强制对流换热的实验研究,对纳米流体的传热特性、流动阻力特性和综合评价系数进行了比较。主要工作内容和结论概括如下:首先对纳米流体的稳定性与传热机理进行了研究与分析,采用“两步法”制备了单一粒子的Al2O3-水纳米流体,CuO-水纳米流体和混合粒子的Al2O3+CuO-水纳米流体,且静置12h后无明显沉淀,达到实验要求。然后建立了内置螺旋扭带管内纳米流体传热实验平台,对不同种类和体积分数的纳米流体强制对流换热进行了实验。实验结果表明,体积分数对纳米流体流动与传热均会产生影响,纳米流体的对流换热强度会随其体积分数的增加而增加,与此同时阻力系数也会增加。单一纳米流体在相同工况下,纳米流体的努塞尔数大于传统换热工质水的努塞尔数,Al2O3-水纳米流体的努塞尔数大于CuO-水纳米流体。随着雷诺数和体积分数的增加,纳米流体换热的增强比逐渐减少。相比以水为换热流体的传热得到了增强,Al2O3-水纳米流体比CuO-水纳米流体的综合评价系数最大分别为1.73和1.70。拟合了两种纳米流体的对流换热和阻力系数关系式,关系式的误差均小于10%。混合纳米流体的传热特性、阻力系数趋势均与单一纳米流体相似,在相同体积分数时,混合纳米流体的努塞尔数大于单一纳米流体,传热性能得到加强,阻力系数也相应增大,比较了两者之间的综合评价系数,发现混合纳米流体整体的强化性能较单一纳米流体并没有明显变化,考虑到混合纳米流体制备过程繁琐,在实际应用中优势不强。对纳米流体和螺旋扭带单独使用与两者复合使用三种强化换热的技术进行了对比分析,单独使用螺旋扭带的努塞尔数大于单独使用纳米流体的努塞尔数,两者复合使用时努塞尔数最大。纳米流体增加的流动阻力不明显,加入螺旋扭带后则会显着增加流动阻力,纳米流体与螺旋扭带复合使用的综合评价系数最大,对换热性能的提高最大。
郭安宁[3]（2020）在《扭转通道内二次流强化传热机理》文中指出换热器是保证工程设备正常运转的关键部件,在工业生产中扮演着重要角色,因此设计开发高效节能的换热器成为一项重要任务,寻找先进的强化传热技术是提高换热器性能的途径。基于以上背景,本文采用数值模拟方法研究了扭转椭圆管、扭转矩形管和内置扭带圆管三种扭转通道内的流动和传热特性。本文研究了扭转通道内二次流强度的描述方法,揭示了扭转通道内二次流强化传热的机理。现将主要研究结果汇总如下:（1）本文提出了扭转椭圆管和扭转矩形管内二次流强度的描述参数Sw。Sw为一个无量纲数,是流动条件（雷诺数Re）和几何条件（扭率σ和截面参数b/a）的组合数。使用Sw描述扭转通道内的二次流强度可避免了求解复杂速度场,只需已知流动条件和几何条件就可明确扭转通道内的二次流强度。弥补了其他参数描述二次流强度的不足,Sw方便工程使用。（2）三种参数Se,Sw,Re R可用于描述扭转椭圆管内的二次流强度,三种参数Se,Sw,Re R满足相容性关系。由于二次流的产生使得扭转椭圆管的传热增强,等壁温和等热流两种热边界条件下,扭转椭圆管的强化传热能力明显。雷诺数为800时,扭率σ=3,截面参数b/a=0.6,等壁温边界条件下Nus,TWI/Nus,STR为1.35,等热流边界条件下Nus,TWI/Nus,STR为1.37。此外,阻力系数明显增大,在本文研究的参数范围内,扭转椭圆管内的平均努塞尔数Num和阻力系数f可以写成常数项和二次流项的叠加,常数项为光滑椭圆管通道内的平均努塞尔数Num和阻力系数f,表明扭转椭圆管强化传热的同时增大了阻力损失,间接的揭示了扭转椭圆管强化传热的机理。（3）周期性充分发展的流动,扭转椭圆管和直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal的非均匀分布特征明显,等壁温边界条件下直椭圆管内参数Nulocal,max/Nulocal,min为5.7/1.7,等热流边界条件下直椭圆管内参数Nulocal,max/Nulocal,min为7.4/2.7。在扭转椭圆管内,等壁温边界条件下这一参数为10.0/1.1,等热流边界条件下,这一参数为8.9/3.1;扭转椭圆管强化传热能力显着,但并非扭转椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal均大于直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal,局部小范围内,直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal大于扭转椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal;等壁温边界条件下的Nulocal也可能大于等热流边界条件下的Nulocal。从热通量对流传输方程的计算结果来看,对两种通道而言,等壁温和等热流两种边界条件下,速度和速度梯度对热通量传输的贡献在计算域内为非均匀分布,使得参数q/Δt分布不均匀,故Nulocal分布不均匀。扭转椭圆管内并非所有区域内速度和速度梯度对热通量的传输有促进作用,局部区域内有抑制作用,使得直管内的Nulocal可能大于扭转椭圆管内的Nulocal。在扭转椭圆管内等壁温边界条件下速度和速度梯度对热通量传输的贡献可能大于等热流边界条件下的速度和速度梯度对热通量传输的贡献,使得等热流边界条件下的Nulocal可能大于等壁温边界条件下的Nulocal。（4）论文计算了扭转矩形管内的周期性充分发展的层流和湍流流动和传热特性,采用等壁温和等热流两类边界条件,截面参数b/a=1,0.5和0.3,扭率σ=5,6,7.通过与直矩形管内平均努塞尔数Num和f比较,验证了程序的计算精度。扭转矩形管内平均努塞尔数Num和f均大于相应的直矩形管内平均努塞尔数Num和f。扭转矩形管内的二次流强度也可用参数Sw和Se描述。采用不同的参数描述扭转矩形管内的二次流强度时,Num,TWI及f TWI与二次流参数的关系式结构相似,均为常数项和二次流强的叠加。这也是扭转通道强化传热机理的一种描述方法。（5）二次流强度的描述参数Sw可用于描述内置扭带圆管产生的二次流强度,从这一参数的建立方法可以看出,一个扭转通道,可用于明确的形状参数描述它的几何特征,可用Sw描述这类扭转通道产生的二次流大小。Se和Re R两类参数对物理模型的几何特征没有选择性,已知流场的局部信息后均可获得这两类二次流强度的描述参数。（6）应用热通量对流传输方程可以看出,三类扭转通道,扭转椭圆管,扭转矩形管和内置扭带圆管,传热增强的原因都是速度和速度梯度项对热通量传输的贡献加强。对扭转椭圆管和内置扭带圆管,强化传热的机理可解释为:扭转椭圆管增大了速度项和速度梯度项对热通量传输的贡献。具体为在η方向上,扭转椭圆管诱发的二次流增大了速度和速度梯度对热通量qη传输的贡献,进而引起壁面上传入流体的热量增多,自动强化下游的热通量传输,故引起强化传热。对扭转矩形管而言,所有壁面均为传热面。它的传热强化的机理可以理解为在η方向和ξ方向上,速度和速度梯度项增大,相互促进了qη和qξ传输,使流体从壁面上获取的热量更多,引起了强化传热。
赵越[4]（2020）在《纳米流体在内置扭带螺纹管内的对流换热特性实验研究》文中研究说明目前,纳米流体强化传热和内置扭带管强化传热都已经成为比较成熟并且能够广泛应用的技术手段。对于纳米流体的研究包括:纳米颗粒的选择、纳米流体的制备及稳定性和导热系数的分析,还有流动和传热特性等。但是,对纳米流体应用在强化管中的研究并不成熟,于是本文旨在通过理论验证和实验相结合的方法来研究纳米流体在强化管内的流动。首先对比出分散剂对纳米流体稳定性的影响效果,然后制备出稳定性最优的纳米流体,并测量其导热系数,接着对内置扭带螺纹管的强化进行理论分析,最后设计并建立一套纳米流体在管内的流动和传热实验系统,以此来研究其强化传热效果。实验分析了雷诺数Re在6000-17000的范围,质量分数在0.1%-0.5%范围内的纳米流体在内置扭带螺纹管内的传热特性和流动特性。实验分别对比了纳米流体质量分数、扭带扭转比、扭带数量、双扭带布置方向（以下图中简称双扭带同向布置DT-Co,双扭带反向布置DT-Counter）、扭带与螺纹管螺纹布置方向（以下图中简称扭带与螺纹管螺纹同向Co-T,扭带与螺纹管螺纹反向Counter-T）等因素对流动特性和传热特性的影响,然后与改进扭带比较,改进扭带分别选用打孔扭带（以下图中简称PT）和错开扭带（以下图中简称ST）。通过实验分析能够得出,四种分散剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、阿拉伯树胶（GA）、十六烷基三甲基溴化钠（CTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（1631氯）中,GA分散剂所呈现的稳定性效果最佳效果,因此后续实验继续沿用。分析纳米流体的传热特性和流动特性,得出在相同雷诺数Re下,金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒配制成的纳米流体的努塞尔数Nu均大于去离子水。并且努塞尔数Nu也随纳米流体质量分数的增大呈上升趋势,当纳米流体的质量分数达到0.5%时达到最高值,也即实验范围内的最佳纳米流体质量分数。对于螺纹管内置的扭带对比,可得出管内加入扭带能够有效强化传热,扭转比为3时是最佳扭转比,增加扭带数量同样能增强传热,并且改进扭带的效果要优于典型扭带,而且打孔扭带不光能增强传热,还能够有效减小流动阻力,具有非常明显的优势。最后采用热性能系数η来对整个系统进行综合评价分析,根据实验数据统计并进行计算,不难看出,纳米流体的热性能系数η均大于1,这也说明其强化换热效果具有的优势,在换热器设备等系统的应用上能够提供帮助。同时,对比了相关流动和传热的系数关联式,其计算值和实验值吻合度较高。
王通通[5]（2020）在《基于正交型折流板的新型双扭转流换热器开发与优化》文中进行了进一步梳理随着我国经济和社会发展水平不断提高,能源高效利用和环境保护越来越受到重视,作为工业领域重要的用能设备,管壳式换热器强化换热技术一直以来都受到国内外广泛关注。扭转流换热器是一种新型高效管壳式换热器,折流板的正交结构促使壳程流体产生周期性扭转流动形态,与传统弓形折流板换热器相比壳程压降有效降低,而与螺旋流换热器相比换热系数也更高,但这种新结构仍然存在优化改良空间。本文在对扭转流和螺旋流换热器壳程流动形态、换热性能的研究基础之上,提出了三种新型壳程管束支撑结构,对它们的性能进行了模拟优化研究。主要研究内容和结论如下:1、对螺旋流和扭转流换热器进行数值研究,分别研究了两种换热器壳程速度场、温度场的分布状况,对比分析折流板结构对壳程物理场的影响规律,以及物理场分布与换热器性能之间的关系。结果表明,同等Re下,扭转流换热器的换热系数、阻力因子和综合性能较螺旋流换热器分别提高了49～78%、88～94%和22～44%,扭转流换热器整体换热性能优于螺旋流换热器。2、搭建了扭转流换热器冷态实验平台,利用LDV测量换热器壳程流体两个方向上的速度分量,并提取对应的数值模拟数据,以实验对比的方法对数值模拟结果的准确性进行了验证。实验数据与模拟数据对比结果表明,实验最大误差为21%,其余数据误差均控制在16%以内,模拟结果与实验数据吻合良好,鉴于实验与数值模拟之间存在不可避免的尺度差异和边界条件差异,模拟结果的准确度在可接受的范围之内。3、根据扭转流与螺旋流换热器壳程结构与性能之间的关系,结合两者的高换热性能区域的几何结构特征,设计开发出双扭转流换热器结构,对比分析了双扭转结构的壳程物理场分布状况、换热性能以及场协同特性。对比结果表明,双扭转流换热器壳程流体较原结构具有更长的流线,流场分布较为均匀。4、利用响应面优化的方法对新型双扭转流换热器的折流板参数进行优化设计。优化结果显示,换热器整体优化结果向着折流板倾角减小、板宽增大、折流板间距减小的方向发展。对响应面优化结果进行预测精度验证,换热系数、压降和综合性能评价指标预测值与数值计算结果的误差较小,证明了利用响应面进行换热器结构优化的准确性。
熊嘉伟[6]（2020）在《正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究》文中研究指明如何提高换热器的换热效率是传热领域的热门研究内容,扭带作为一种无源强化传热的手段,其结构简单,价格低廉,被广泛应用于各种工程当中。本文通过实验手段在层流工况下研究了正反螺旋扭带的传热特性Nu,摩擦特性f和综合性能PEC。正反扭带的扭转周期分别为90°和180°,是保持传统扭带的扭率不变,将扭带的单一扭转改为正反交替扭转且周期分别为90°与180°,并在扭转周期为180°的正反扭带上增加三种切口,本文还研究了正反扭带的长度变化对换热性能的影响并与传统扭带进行对比分析。实验研究的层流范围是雷诺数为500-1800,首先需要对实验台的可靠性进行验证,将光管测出的传热特性Nu和摩擦特性f与经验公式进行对比,结果显示误差不超过10%。实验对三种扭率下的传统扭带与正反扭转90°扭带进行研究分析,结果表明不论是传统扭带还是正反90°扭带,其努塞尔数和综合性能都随着雷诺数的增加而增加,摩擦阻力系数f随着雷诺数的减小而增加。正反90°扭带和传统扭带的努塞尔数,摩擦阻力系数和综合性能都随着扭率的增大而减小。扭率为3的正反90°扭带的努塞尔数增加倍数最高为2.32-3.21倍,扭率为3的传统扭带增加倍数是光管的1.85-2.4倍,扭率为3的正反90°扭带的摩擦系数也最高,其增加倍数为3.9-7.3倍。而扭率为3的正反90°扭带的换热效果也是最佳的,其综合性能PEC可达到1.46-1.67,扭率为3的传统扭带的综合性能PEC也可达到1.22-1.36。实验对正反90°与正反180°扭带进行研究分析,并在正反180°扭带加上半圆,矩形,三角形三种不同类型的切口。结果表明扭转周期为90°的正反扭带的换热性能要优于扭转周期为180°的扭带,对比正反180°无切口扭带与三种不同切口类型的扭带,结果表明无切口扭带的换热效果最好,其综合性能指标可达到1.37-1.55,在宽度和深度一致的条件下,带三角形切口的正反扭带要优于矩形和半圆形切口扭带,其综合性能指标可达到1.35-1.54。实验对不同长度半圆切口正反180°扭带和传统扭带进行研究分析,长度分别为2400mm,1800mm,1200mm,600mm。结果表明,四种长度的扭带的换热性能均优于光管,全长的扭带具有最佳的换热效果,其摩擦系数也最大,全长的带半圆切口的正反180°扭带要优于全长传统扭带,其综合性能PEC的值可达到1.31-1.52,实验最后对不同结构的扭带拟合出了努塞尔数,摩擦系数的实验关联式,拟合出的实验关联式的值与实验值的误差均不超过10%,为以后该类型扭带的研究提供了指导。
郁双鑫[7]（2019）在《正反螺旋扭带在波节管中的强化换热研究》文中研究说明强化换热技术广泛运用于工业生产领域中,如何提高换热器的效率一直是传热领域的研究热点。通过对波节管和螺旋扭带的研究,本文结合两者的特点,提出一种在波节管内插入正反螺旋扭带的复合强化传热方法,并基于ANSYS FLUENT软件在层流范围内对这种新型强化换热模型进行数值模拟。模拟计算选取4001800的雷诺数范围,以水为流体工作介质,采用恒定壁温的边界条件,通过努塞尔数Nu、摩擦系数f和PEC值对换热模型的传热特性、阻力特性以及综合性能进行评价。首先,根据光管、波节管、传统扭带和正反扭带的不同组合以及单独使用光管或波节管,一共建立了6组模型。在相同条件下对不同模型进行对比研究,结果表明单独使用波节管的换热效果要优于普通圆管,但是强化换热效果并不显着,扭带的插入能够使换热管的换热效果得到大幅提升,其中内插正反扭带的波节管具有最高的换热系数以及最高的综合性能指标PEC值。其次,通过改变正反扭带和波节管的结构参数,研究了正反扭带的扭率、宽度和波节管的波节宽度、波节高度对换热模型传热特性、阻力特性以及综合性能的影响。结果表明,在同一雷诺数下,换热模型的换热系数和摩擦阻力随着正反扭带的扭率减小而增大,扭率较小的正反扭带具有较高的综合换热性能;而当正反扭带的宽度减小时,换热模型的换热系数、摩擦阻力和综合性能PEC值均随之降低;过大和过小的波节宽度或波节高度都会减弱内插正反扭带波节管的换热效果,在本文研究的模型中,波节宽度为13mm和波节高度为2.5mm时具有最佳的综合换热性能。最后,通过改变正反扭带与波节管的配合方式,证明了波节管的波节和扭带的正反交界处对流场有极强的扰动,当正反交界处和波节处于同一轴向位置时,换热模型具有较好的换热效果和综合性能。
张灿灿[8]（2018）在《换热管内强化传热、污垢特性及拓扑优化研究》文中研究表明换热管作为换热设备的核心部件,在长时间运行后管内会存在不同程度的结垢问题,从而导致传热效率下降,影响设备安全运行,增加设备清洗维护费用。管内插入物不仅可以强化传热而且可以起到防垢除垢的作用。本论文在国家自然科学基金（No.21576245）的资助下,对换热管内强化传热,污垢特性及拓扑优化进行了系统研究,主要研究成果如下:（1）提出了一种NT型纽带结构并采用数值模拟和实验方法研究了其强化传热性能,结果表明:内置NT型纽带光滑管和内肋管PEC最高可达1.46,1.44;内置普通纽带光滑管和内肋管PEC最高可达1.42,1.43;无内置纽带内肋管PEC最高可达1.36。拟合数据得到了Nu和f关联式:内置NT纽带换热管的关联式为:Nu=0.3984Re0.5385 Pr1/3Y-0.08598 f=1.2893Re-0’2739Y0.0349内置普通纽带换热管的关联式为:Nu=0.3821Re0.5412Pr1/3Y-0.0759 f=1.8371Re-0’2868Y-0.0614（2）搭建冷却塔水系统换热管内污垢特性实验装置,进行长周期高浓度污垢实验,结果表明:光滑管的污垢热阻明显大于内肋管的污垢热阻,约为1.6倍左右;通过SEM和XRD方法对污垢形状及成分分析发现本实验中的污垢成分主要是碳酸钙与碳酸镁的混合物;换热管内表面污垢主要是由颗粒污垢和析晶污垢相互镶嵌和影响使混合污垢的污垢热阻大大增加;得到强化管热阻RE污和光滑管污垢热阻Rs变化关系模型:RE/Rs=-1.503 + 1.74t0.2794LSI-0.8416（3）对NT纽带+EHT换热管强化传热与污垢特性展开实验研究,结果表明,随着Re数的增大和纽带纽率Y的减小,Nu和f逐渐增加。内置NT纽带+EHT-2型和EHT-1型换热管的综合性能最高可以分别达到1.16,1.35左右。污垢特性实验研究结果表明,光滑管的污垢热阻值约为EHT-1型换热管的1.5倍,EHT-2型换热管的1.1倍。通过对比内置不同参数NT纽带光管污垢热阻发现,随着纽带纽率的减小,污垢热阻逐渐减小,同时得到了污垢热阻随时间的变化公式:光滑管 R =-8.644e-11t3 + 2.268e-8t2-6.758e-7 t+ 7.518e-6EHT-1 型换热管R=-6.526e-10t3 +1.632e-8t2-2.5e-7t+1.964e-5EHT-2 型换热管 R =-5.036e-11t3 +1.612e-8t2-8.239e-7t +1.811e-6（4）基于内置NT纽带的强化换热与污垢特性实验结果,提出了一种自旋式梭形转子SSR元件,并对内置SSR换热管转动,传热与污垢特性展开数值模拟与实验研究。主要结论如下:与光管相比,内置SSR换热管的f数增加1.9-2.8倍,内置SSR换热管的Nu数为光管的1.05-1.11倍,根据实验结果拟合出了 SSR的转速及Nu和f关联式:Nr = 0.0035Ree1.2129（α/π）0’9997Nu = 1.4276Re0’2409 Pr1/3（α/π）0.06506f = 0.2666Re-0.8821（α/π）0.01586采用高浓度碳酸钙（CaC03）污垢冷却水对内置SSR换热管的污垢特性进行了加速实验研究,结果表明光滑管的污垢热阻值约为内置SSR换热管的1.8倍,通过XRD和SEM分析发现,污垢主要以六面体方解石为主。同时根据实验数据得到污垢热阻随时间的变化关系:内置 SSR换热管R=5.252e-11t3-1.722e-8t2 +1.896e-6t-2.548e-5（5）基于多孔介质假设和变材料密度方法,建立了定温边界条件下的换热管内拓扑优化数学模型,采用密度过滤和投影处理方法对换热管管内拓扑优化区域进行修正处理,有效地减小灰度及棋盘格现象的出现。结果表明:Re数对优化区域的流道结构具有较大的影响;换热管管内优化区域固体多为针状内肋,随着Re数的增加,针状内肋逐渐变粗大;最后采用数值模拟方法对比分析了拓扑优化后流道结构的传热与流动性能,其综合性能PEC最高可达3.2.
杨阿敏[9]（2017）在《纳米流体在内置扭带外螺纹管的传热性能实验研究》文中研究说明本文是通过实验对比研究与分析在雷诺数的范围在2000-12000,纳米流体质量浓度的范围在0.1%至0.6%时,六种不同纳米流体在紫铜光管和内置扭带外螺纹管内的对流换热特性和流动阻力特性,并根据外螺纹管的结构参数不同,选取3种螺距不同的内置扭带外螺纹管进行实验,分析不同螺距对传热性能的影响。分析了不同种类纳米流体对强化换热效果的影响,得出Cu、石墨以及其它的纳米流体对流换热系数大于去离子水对流换热系数的2.5、2.1和1.5倍。说明它们的强化换热效果都比去离子水的强化换热效果强,其中Cu纳米流体和石墨纳米流体的强化换热效果比较突出。分析了纳米流体的质量浓度对强化换热效果的影响,得出了随着纳米流体质量浓度的增加其对流换热系数也增加,并且在纳米流体的质量浓度为0.5%时将到达最高值,即存在最佳纳米流体质量浓度。纳米流体在内置扭带外螺纹管中的对流换热系数与纳米流体在紫铜光管中的对流换热系数相比较提高了50.32%,说明内置扭带外螺纹管的强化换热效果要强于紫铜光管,但是内置扭带外螺纹管的流动阻力系数比紫铜光管大。分析了不同螺距对传热性能的影响,得出了随着螺距减小使得管内换热系数增大,随着螺距减小使得管内流动阻力系数增大。本文是采用热性能系数来分析和评价内置扭带外螺纹管和纳米流体的强化换热性能和流动阻力性能的整体效果。得出纳米流体的热性能系数都大于1,表示纳米流体在内置扭带外螺纹管内的强化换热效果非常显着,并且每种纳米流体的热性能系数都有个峰值。石墨纳米流体和Cu纳米流体在强化换热特性和流动阻力特性的整体效果最佳,因此得出了螺距为2mm时内置扭带外螺纹管换热效果最佳时的换热关联式和流动阻力关联式,并且得出其实验值和计算值具有较好的一致性。
吕晓刚[10]（2017）在《螺旋扭带在湍流工况的单相对流强化换热》文中进行了进一步梳理本文主要通过数值模拟以及实验的方法探究了在湍流工况（雷诺数范围为3000-10000）下换热器管内插入螺旋扭带后的传热特性、摩擦特性以及综合换热性能。为了增强扭带的换热效果,文中在传统扭带的结构基础上作出一定改造,从而提出了一种新型的带缺口的正反扭转扭带。这种新型扭带以180°为周期以顺时针与逆时针交替扭转,并在扭带两侧边缘处均匀布置半圆形缺口。数值模拟主要研究了不同扭率、不同几何结构的扭带的强化换热效果。结果显示,在数值模拟研究的三种扭率（研究的扭率分别为3,4,5）的传统扭带中,扭率为3的扭带表现出了最佳的换热效果,其努赛尔数的增加量为光管的1.39-1.83倍,而其他两种扭率的努赛尔数增加量分别为光管的1.16-1.40,1.09-1.34倍。扭率越小的扭带引起的摩擦阻力也越大,然而扭率为3的扭带依然拥有最高的综合性能指数,因而该扭率被应用在扭带几何结构的改造中。数值模拟研究的三种不同几何结构的扭带（传统扭带、正反扭带、带缺口正反扭带）中,正反扭带的强化换热效果明显优于传统扭带,带缺口的正反扭带则是在牺牲少许换热效果的基础上对正反扭带引起的流动阻力的增加有较为明显的改善。数值模拟的结果表明带缺口的正反扭带的综合强化换热性能最佳。实验主要研究了套管式换热器内管中插入不同长度（2400mm,1800mm,1200mm,600mm）的带缺口正反扭带与传统扭带的强化换热效果。首先通过将光管工况下根据实验数据计算出来的流体的努赛尔数以及摩擦系数与相同工况下数值模拟以及经验公式的计算值进行比较从而验证实验数据的可靠性。实验计算的结果表明,管内插入全长扭带时具有最佳的换热效果,同时也有最大的流动摩擦阻力。而与全长的传统扭带相比,管内插入全长带缺口正反扭带在强化换热方面具有较为明显的优势。在管内插入全长带缺口正反扭带引起的努赛尔数的增长量是光管的1.66-2.42倍,而全长传统扭带的努赛尔数的增长量为光管的1.35-2.11倍。全长带缺口正反扭带所引起的流动摩擦阻力也明显大于全长的传统扭带。综上所述,全长带缺口正反扭带具有最佳的强化换热效果,其综合性能指数PEC的最大值可达到1.42。文章最后对实验中所采用的传统扭带以及带缺口正反扭带的努塞尔数Nu及摩擦系数f进行了线性拟合,并总结出了相关实验关联式,其拟合值与实验计算值的误差范围皆在±8%以内。
二、扭转带强化传热:实验研究和应用评价（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、扭转带强化传热:实验研究和应用评价（论文提纲范文）
（1）管内插绕花丝强化传热特性的实验与数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 换热器强化传热的分类 |
| 1.3 管内强化传热研究现状 |
| 1.3.1 异形管 |
| 1.3.2 粗糙表面 |
| 1.3.3 插入物 |
| 1.4 论文的主要研究工作 |
| 2 管内插入绕花丝实验研究 |
| 2.1 绕花丝的介绍 |
| 2.1.1 绕花丝的简介 |
| 2.1.2 绕花丝制作工艺 |
| 2.1.3 绕花丝制作设备 |
| 2.2 实验系统 |
| 2.2.1 实验台位 |
| 2.2.2 散热单节 |
| 2.2.3 实验介质 |
| 2.3 数据处理及实验准确性分析 |
| 2.3.1 数据处理 |
| 2.3.2 实验不确定性分析 |
| 2.4 准确性验证 |
| 2.4.1 管外实验准确性验证 |
| 2.4.2 管内实验准确性验证 |
| 2.5 实验结果与讨论 |
| 2.5.1 管束换热器传热与阻力特性 |
| 2.5.2 管翅换热器传热与阻力特性 |
| 2.6 Nu和Re,f和Re的关联式 |
| 2.6.1 管束换热器内插绕花丝管内Nu与f的实验关联式 |
| 2.6.2 管翅换热器内插绕花丝管内Nu与f的实验关联式 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 管内插绕花丝数值模型及计算方法 |
| 3.1 数值计算模型 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 数学公式 |
| 3.1.3 参数定义 |
| 3.2 数值方法 |
| 3.2.1 网格系统 |
| 3.2.2 网格独立性考核 |
| 3.3 数值方法准确性验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 管内插绕花丝的传热机理 |
| 4.1 局部努塞尔数的分布 |
| 4.1.1 管壁面局部努塞尔数分布 |
| 4.1.2 沿主流方向不同截面上局部努塞尔数分布 |
| 4.2 横向平均局部努塞尔数与截面平均绝对涡通量 |
| 4.3 平均努塞尔数 |
| 4.4 流场特性 |
| 4.4.1 三维流线 |
| 4.4.2 沿主流方向流场特性 |
| 4.4.3 沿y和z方向流场特性 |
| 4.5 温度场特性 |
| 4.6 绝对涡通量与传热的关系 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 管内插绕花丝的参数影响 |
| 5.1 中心骨架丝径的影响 |
| 5.1.1 局部努塞尔数分布 |
| 5.1.2 横向平均努塞尔数分布 |
| 5.1.3 平均努塞尔数 |
| 5.1.4 流动特性 |
| 5.1.5 温度场特性 |
| 5.1.6 涡量特性 |
| 5.2 螺旋线圈丝径的影响 |
| 5.2.1 局部努塞尔数分布 |
| 5.2.2 横向平均努塞尔数分布 |
| 5.2.3 平均努塞尔数 |
| 5.2.4 流动特性 |
| 5.2.5 温度场特性 |
| 5.2.6 涡量特性 |
| 5.3 螺旋线圈直径的影响 |
| 5.3.1 局部努塞尔数分布 |
| 5.3.2 横向平均努塞尔数分布 |
| 5.3.3 平均努塞尔数 |
| 5.3.4 流动特性 |
| 5.3.5 温度场特性 |
| 5.3.6 涡量特性 |
| 5.4 螺旋线圈圈数的影响 |
| 5.4.1 局部努塞尔数分布 |
| 5.4.2 横向平均努塞尔数分布 |
| 5.4.3 平均努塞尔数 |
| 5.4.4 流动特性 |
| 5.4.5 温度场特性 |
| 5.4.6 涡量特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 管内插绕花丝流动阻力与传热特性的关联式 |
| 6.1 管内插入绕花丝Nu的关联式 |
| 6.2 管内插入绕花丝f的关联式 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 管内插绕花丝传热特性与涡量的关系 |
| 7.1 绕花丝中心骨架丝径对涡量的影响 |
| 7.2 绕花丝螺旋线圈丝径对涡量的影响 |
| 7.3 绕花丝螺旋线圈直径对涡量的影响 |
| 7.4 绕花丝螺旋线圈圈数对涡量的影响 |
| 7.5 内插绕花丝强化管涡量与传热系数的关系 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论 |
| 本文的主要创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 主要符号表 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（2）纳米流体在内置螺旋扭带管内流动与强化传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 强化传热技术 |
| 1.3 纳米流体 |
| 1.3.1 纳米流体简介 |
| 1.3.2 纳米流体在强化传热领域的研究 |
| 1.4 扭带在强化传热领域的研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 纳米流体理论分析及制备 |
| 2.1 理论分析 |
| 2.1.1 稳定性机理 |
| 2.1.2 传热机理 |
| 2.2 纳米流体制备 |
| 2.2.1 实验准备及流程 |
| 2.2.2 纳米流体稳定性及物性参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 纳米流体的流动与强化传热实验 |
| 3.1 实验系统介绍 |
| 3.1.1 实验平台 |
| 3.1.2 实验主要设备 |
| 3.2 实验流程 |
| 3.3 实验数据处理 |
| 3.4 实验误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单一纳米流体的流动与传热结果与讨论 |
| 4.1 实验可靠性验证 |
| 4.2 单一纳米流体的强化传热特性 |
| 4.3 单一纳米流体的流动特性 |
| 4.4 单一纳米流体的综合性能分析和实验关联式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 混合纳米流体的流动与传热结果与讨论 |
| 5.1 混合纳米流体与单一纳米流体比较的结果 |
| 5.1.1 混合纳米流体与单一纳米流体强化传热特性 |
| 5.1.2 混合纳米流体与单一纳米流体的流动特性 |
| 5.1.3 混合纳米流体与单一纳米流体的综合性能分析 |
| 5.2 混合纳米流体与螺旋扭带的比较结果 |
| 5.2.1 混合纳米流体与螺旋扭带的强化传热特性 |
| 5.2.2 混合纳米流体与螺旋扭带的流动特性 |
| 5.2.3 混合纳米流体与螺旋扭带的综合性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 发表论文及参加科研情况说明 |
（3）扭转通道内二次流强化传热机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 强化传热的措施 |
| 1.3 二次流强度的描述方法 |
| 1.3.1 Dean数 |
| 1.3.2 二次流速度 |
| 1.3.3 Sw数 |
| 1.3.4 Se数 |
| 1.4 二次流强化传热的应用 |
| 1.4.1 扭转椭圆管 |
| 1.4.2 扭转矩形管 |
| 1.4.3 内置扭带圆管 |
| 1.4.4 扭转弹簧的内插元件 |
| 1.4.5 螺旋圆管 |
| 1.4.6 波节管 |
| 1.4.7 波纹管 |
| 1.4.8 缩放管 |
| 1.5 热通量对流传输方程的应用 |
| 1.6 本文主要工作 |
| 2 扭转通道内流动和传热的数学描述及其数值方法 |
| 2.1 物理模型和网格系统 |
| 2.2 管内周期性充分发展流动与传热的数学描述 |
| 2.3 适体坐标变换 |
| 2.4 控制方程变换 |
| 2.5 边界条件变换 |
| 2.6 方程的离散 |
| 2.6.1 离散对流项和扩散项 |
| 2.6.2 压力梯度项的离散 |
| 3 程序考核 |
| 3.1 扭转椭圆管的计算结果验证 |
| 3.1.1 直椭圆管计算结果考核 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 速度场的局部特性 |
| 3.1.4 传热特性 |
| 3.2 网格独立性验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 扭转椭圆管内周期性充分发展的二次流强度和传热特性 |
| 4.1 扭转椭圆管内的流场特征 |
| 4.1.1 扭转椭圆管内速度场特性 |
| 4.1.2 平均二次流强度 |
| 4.2 扭转椭圆管内传热特性 |
| 4.2.1 局部努塞尔数的分布特性 |
| 4.2.2 平均努塞尔数 |
| 4.3 扭转椭圆管内二次流强度的描述 |
| 4.3.1 扭转椭圆管内Se数的获取 |
| 4.3.2 扭转椭圆管内Sw数的获取 |
| 4.3.3 扭转椭圆管内Re_(?)数的获取 |
| 4.4 描述二次流强度参数间的内在联系 |
| 4.4.1 Se和Sw之间的关联 |
| 4.4.2 Se和Re_R之间的关联 |
| 4.5 二次流强度和阻力系数的关系 |
| 4.5.1 Se和f的关系 |
| 4.5.2 Sw和f的关系 |
| 4.5.3 Re_(?)和f的关系 |
| 4.6 二次流强度和传热特性的参数研究 |
| 4.7 二次流强化传热 |
| 4.7.1 直椭圆管内的传热性能 |
| 4.7.2 二次流强度和传热能力的关系一 |
| 4.7.3 二次流强度和传热能力的关系二 |
| 4.7.4 二次流强度和传热能力的关系三 |
| 4.8 扭转椭圆管的强化传热特性 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 扭转椭圆管强化传热的机理 |
| 5.1 扭转椭圆管传热的典型特征 |
| 5.2 热通量对流传输方程 |
| 5.3 扭转椭圆管内周期性充分发展流动中热通量传输局部特性 |
| 5.3.1 等壁温边界条件 |
| 5.3.2 等热流边界条件 |
| 5.4 速度和速度梯度的平均贡献 |
| 5.4.1 在ξ方向上 |
| 5.4.2 在η方向上 |
| 5.4.3 在ζ方向上 |
| 5.5 在局部区域内Nulocal的反常特征 |
| 5.6 扭转椭圆管强化传热的原理 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 扭转矩形管内周期性充分发展层流流动的二次流强度和传热特性 |
| 6.1 物理模型和网格特征 |
| 6.2 程序的考核 |
| 6.2.1 结果考核 |
| 6.2.2 本章的研究参数 |
| 6.3 二次流强度的分布特性 |
| 6.4 扭转矩形管中的传热特性 |
| 6.4.1 局部努塞尔数的分布特性 |
| 6.4.2 平均努塞尔数的变化特性 |
| 6.5 扭转矩形管中阻力系数的分布特性 |
| 6.6 扭转矩形管的强化传热特性 |
| 6.7 扭转矩形管内二次流强度的描述 |
| 6.8 阻力系数和二次流强度的关系 |
| 6.9 平均努塞尔数和二次流强度的关系 |
| 6.10 本章小结 |
| 7 扭转矩形管的强化传热机理 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 速度项和速度梯度项对热通量传输的贡献 |
| 7.2.1 速度项对热通量传输的贡献 |
| 7.2.2 速度梯度项对热通量传输的贡献 |
| 7.2.3 速度项和速度梯度项之和对热通量传输的贡献 |
| 7.2.4 q/△T的分布特性 |
| 7.3 热通量传输的机理分析 |
| 7.3.1 沿η方向各项的分布特征 |
| 7.3.2 沿ξ方向各项的分布特征 |
| 7.3.3 沿ζ方向各项的分布特征 |
| 7.4 等热流边界条件下速度和速度梯度项 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 扭转矩形管的时均湍流二次流与传热特性的关系 |
| 8.1 控制方程和边界条件 |
| 8.2 扭转矩形管内的二次流强度 |
| 8.3 周期性充分发展的扭转矩形管内传热和阻力特性 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 内置扭带圆管强化传热机理分析 |
| 9.1 物理模型 |
| 9.2 网格系统 |
| 9.3 网格独立性考核 |
| 9.4 内置扭带圆管的传热特性 |
| 9.5 内置扭带圆管的速度分布 |
| 9.6 速度和速度梯度的局部特性 |
| 9.7 速度和速度梯度的平均特性 |
| 9.7.1 在ξ方向上 |
| 9.7.2 在η方向上 |
| 9.7.3 在ζ方向上 |
| 9.8 本章小结 |
| 结论 |
| 本文的主要创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 主要符号表 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）纳米流体在内置扭带螺纹管内的对流换热特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纳米流体研究现状 |
| 1.2.2 扭带增强传热技术研究现状 |
| 1.2.3 扭带与纳米流体组合技术研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米流体的制备和稳定性分析 |
| 2.1 纳米流体的制备 |
| 2.2 纳米流体的稳定性分析 |
| 2.2.1 沉降观测法分析 |
| 2.2.2 透射比法分析 |
| 2.2.3 透射电镜分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 纳米流体对流换热特性实验设计和实验内容 |
| 3.1 实验系统 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.2.1 涡轮流量计 |
| 3.2.2 压力传感器 |
| 3.2.3 循环水泵 |
| 3.2.4 超级恒温槽 |
| 3.2.5 温度传感器 |
| 3.2.6 数据采集系统 |
| 3.3 实验流程 |
| 3.4 实验内容 |
| 3.5 实验不确定性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 纳米流体对流换热特性实验分析 |
| 4.1 实验数据处理 |
| 4.2 实验理论验证 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.3.1 纳米流体质量分数对流动特性和传热特性的影响 |
| 4.3.2 扭带的扭转比对流动特性和传热特性的影响 |
| 4.3.3 扭带的数量和布置方向对流动特性和传热特性的影响 |
| 4.3.4 改进扭带对流动特性和传热特性的影响 |
| 4.3.5 热性能系数分析 |
| 4.3.6 验证回归方程 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）基于正交型折流板的新型双扭转流换热器开发与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 管壳式换热器研究现状及强化技术 |
| 1.3 管壳式换热器无源强化传热方法 |
| 1.3.1 管程强化传热方法 |
| 1.3.2 壳程强化传热方法 |
| 1.4 管壳式换热器性能评价指标 |
| 1.4.1 热力学评价指标 |
| 1.4.2 热经济性能评价指标 |
| 1.4.3 火积耗散评价指标 |
| 1.4.4 场协同性能评价指标 |
| 1.5 本文研究内容及章节安排 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 换热器数值模拟理论与性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 物理模型 |
| 2.3 数学模型 |
| 2.3.1 基本控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 流场基本参数 |
| 2.3.4 边界条件 |
| 2.3.5 网格独立性验证 |
| 2.4 壳程数值模拟结果 |
| 2.4.1 物理场分布状况 |
| 2.4.2 换热系数和压降 |
| 2.4.3 努塞尔数、阻力因子及综合性能 |
| 2.4.4 多物理场协同程度 |
| 2.4.5 速度分量及流向无量纲因子 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 扭转流换热器壳程流体流动实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验平台的设计与搭建 |
| 3.2.1 LDV测量原理 |
| 3.2.2 实验模型 |
| 3.2.3 实验仪器和材料 |
| 3.3 实验测量与数据处理 |
| 3.3.1 实验流程 |
| 3.3.2 坐标架位移修正 |
| 3.3.3 实验验证线位置确定 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.4.1 速度分量对比 |
| 3.4.2 合速度对比 |
| 3.5 实验误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 新型双扭转流换热器正交支撑结构开发及性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 正交支撑结构的提出 |
| 4.3 物理模型 |
| 4.4 网格划分和边界条件 |
| 4.5 换热器性能分析 |
| 4.5.1 多物理场分布状况 |
| 4.5.2 传热性能和流阻性能 |
| 4.5.3 多物理场协同程度 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 双扭转流换热器管束支撑结构多目标优化 |
| 5.1 多目标优化方法简介 |
| 5.2 多目标优化设置 |
| 5.2.1 优化步骤 |
| 5.2.2 决策变量和目标函数 |
| 5.2.3 边界条件和迭代设置 |
| 5.3 多目标优化结果 |
| 5.3.1 响应面分析 |
| 5.3.2 灵敏度分析 |
| 5.3.3 最佳设计点 |
| 5.3.4 设计点模拟验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、硕士学位在研期间主要成果 |
| 致谢 |
（6）正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 换热器的研究发展现状 |
| 1.2 扭带的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 实验方案 |
| 2.1 换热实验台的系统图设计 |
| 2.1.1 实验台搭建系统图 |
| 2.1.2 实验设备的设计方案 |
| 2.2 实验系统仪器的选型 |
| 2.3 螺旋扭带的结构 |
| 2.4 换热实验步骤 |
| 2.5 小结 |
| 3 换热实验理论计算以及不确定度分析 |
| 3.1 传热公式的计算 |
| 3.2 不确定性度的分析 |
| 4 结果分析与讨论 |
| 4.1 实验台的可靠性验证 |
| 4.2 传统扭带与正反扭转90°扭带对比 |
| 4.2.1 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带换热性能的对比 |
| 4.2.2 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带摩擦阻力特性的对比 |
| 4.2.3 不同扭率的传统扭带与正反转90°扭带综合性能的分析 |
| 4.2.4 不同扭率的扭带的理论关联式 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 管内插入不同结构的扭带的分析 |
| 4.3.1 不同结构扭带的换热性能对比 |
| 4.3.2 不同结构的扭带的摩擦阻力特性的对比 |
| 4.3.3 不同结构的扭带的综合性能PEC的对比 |
| 4.3.4 不同结构类型的扭带的理论关联式 |
| 4.3.5 小结 |
| 4.4 管内插入不同长度的扭带的分析 |
| 4.4.1 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带换热性能的对比 |
| 4.4.2 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带摩擦特性的对比 |
| 4.4.3 不同长度的传统扭带与半圆切口正反转180°扭带综合性能的分析 |
| 4.4.4 不同长度的扭带的理论关联式 |
| 4.4.5 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 符号说明 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）正反螺旋扭带在波节管中的强化换热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 强化传热技术 |
| 1.3 研究现状分析 |
| 1.3.1 波节管研究现状 |
| 1.3.2 螺旋扭带研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 数值模拟理论基础 |
| 2.1 计算流体力学 |
| 2.1.1 CFD技术简介 |
| 2.1.2 基本控制方程 |
| 2.1.3 数值计算求解过程 |
| 2.1.4 数值模拟软件介绍 |
| 2.2 强化传热技术的评价方法 |
| 2.2.1 综合性能指标PEC |
| 2.2.2 核心流强化传热理论 |
| 3 管内传热与流动的计算模型 |
| 3.1 模型的结构参数 |
| 3.2 几何模型的建立 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.4 数值计算相关设定 |
| 3.4.1 周期性边界条件 |
| 3.4.2 数值计算的基本假设 |
| 3.4.3 边界条件设置 |
| 3.4.4 求解设置 |
| 3.5 计算处理公式 |
| 3.6 模型验证 |
| 3.6.1 数值结果验证 |
| 3.6.2 网格独立性检验 |
| 4 结果分析与讨论 |
| 4.1 不同结构的模型对比分析 |
| 4.1.1 传热性能分析 |
| 4.1.2 阻力特性分析 |
| 4.1.3 综合换热性能分析 |
| 4.1.4 机理分析 |
| 4.2 正反扭带扭率的影响研究 |
| 4.3 正反扭带宽度的影响研究 |
| 4.4 波节管波节宽度的影响研究 |
| 4.5 波节管波节高度的影响研究 |
| 4.6 波节管与正反扭带位置的影响研究 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 符号说明 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）换热管内强化传热、污垢特性及拓扑优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 换热管强化传热技术 |
| 1.3 换热管内插入物研究进展 |
| 1.3.1 自旋式纽带研究进展 |
| 1.3.2 固定式纽带研究进展 |
| 1.4 换热管内污垢特性研究进展 |
| 1.5 换热管内拓扑优化研究进展 |
| 1.6 问题的提出与本文的工作设想 |
| 1.7 本文的主要内容和章节安排 |
| 2 NT型纽带的提出与数值模拟研究 |
| 2.1 NT型纽带的提出 |
| 2.2 内置纽带换热管的数值模拟研究 |
| 2.3 内置普通纽带换热管结果分析 |
| 2.3.1 流动特性分析 |
| 2.3.2 速度与温度特性 |
| 2.3.3 场协同分析 |
| 2.3.4 传热与阻力性能分析 |
| 2.3.5 综合性能分析 |
| 2.4 内置NT-1型和NT-2型纽带换热管结果分析 |
| 2.4.1 速度特性 |
| 2.4.2 温度特性 |
| 2.4.3 场协同特性分析 |
| 2.4.4 传热与阻力性能分析 |
| 2.4.5 综合性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 内置NT型纽带换热管强化传热与污垢特性实验研究 |
| 3.1 实验用NT型纽带结构 |
| 3.2 冷却塔水系统实验测试平台 |
| 3.2.1 原理及实验装置 |
| 3.2.2 测试平台简介 |
| 3.2.3 实验数据的测量及误差分析 |
| 3.3 实验工况及数据处理 |
| 3.4 内置纽带光滑换热管强化换热结果分析 |
| 3.4.1 换热性能分析 |
| 3.4.2 流动阻力性能分析 |
| 3.4.3 综合性能分析 |
| 3.5 内置纽带内肋强化管强化换热结果分析 |
| 3.5.1 换热性能分析 |
| 3.5.2 流动阻力性能分析 |
| 3.5.3 综合性能分析 |
| 3.6 换热管内长周期污垢特性实验研究 |
| 3.6.1 实验用冷却水的配制及测试 |
| 3.6.2 污垢热阻分析 |
| 3.6.3 污垢表面形貌SEM与XRD分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 NT型纽带+EHT换热管强化传热与污垢特性实验 |
| 4.1 NT型纽带+EHT换热管结构 |
| 4.2 实验装置设计 |
| 4.2.1 实验目的 |
| 4.2.2 实验原理 |
| 4.2.3 实验系统 |
| 4.3 实验参数设计及实验步骤 |
| 4.3.1 实验参数设计 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.4 实验数据处理及误差分析 |
| 4.4.1 实验数据处理方法 |
| 4.4.2 实验误差分析 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 不同冷水进口温度对换热性能的影响 |
| 4.5.2 内置普通纽带EHT换热管的传热与阻力性能 |
| 4.5.3 内置NT纽带EHT换热管的传热与阻力性能 |
| 4.6 内置纽带EHT换热管污垢特性实验研究 |
| 4.6.1 污垢水水质参数 |
| 4.6.2 污垢热阻分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 内置SSR换热管强化传热与污垢特性实验 |
| 5.1 SSR的提出 |
| 5.2 SSR换热管数值模拟研究 |
| 5.2.1 参数设置 |
| 5.2.2 速度与温度特性分析 |
| 5.2.3 传热与阻力特性分析 |
| 5.2.4 综合性能分析 |
| 5.3 实验研究 |
| 5.3.1 实验目的及原理 |
| 5.3.2 实验系统 |
| 5.3.3 实验参数 |
| 5.4 SSR转动性能实验 |
| 5.5 内置SSR换热管强化传热性能实验 |
| 5.6 内置SSR换热管抗垢性能实验 |
| 5.6.1 实验污垢水的配制 |
| 5.6.2 污垢水水质参数 |
| 5.6.3 污垢热阻分析 |
| 5.6.4 污垢SEM和XRD分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 换热管内流动和传热拓扑优化研究 |
| 6.1 换热管内流动和传热拓扑优化方法 |
| 6.1.1 物理模型 |
| 6.1.2 控制方程 |
| 6.1.3 边界条件 |
| 6.1.4 数学模型 |
| 6.1.5 计算流程 |
| 6.1.6 灵敏度分析 |
| 6.1.7 密度过滤 |
| 6.1.8 投影处理 |
| 6.2 拓扑优化结果分析 |
| 6.2.1 换热管内拓扑优化区域过滤投影考核 |
| 6.2.2 换热管内扑优化区域及场态分布 |
| 6.3 数值模拟验证 |
| 6.3.1 速度特性 |
| 6.3.2 温度特性 |
| 6.3.3 传热与阻力性能分析 |
| 6.3.4 综合性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（9）纳米流体在内置扭带外螺纹管的传热性能实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纳米流体研究现状 |
| 1.2.2 内置扭带外螺纹管的传热特性研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米流体的制备与稳定性及物性分析 |
| 2.1 纳米流体的制备 |
| 2.2 纳米流体的稳定性分析 |
| 2.2.1 透射比法分析 |
| 2.2.2 沉降观测法分析 |
| 2.2.3 透射电镜分析 |
| 2.3 Cu和Al纳米流体物性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 实验系统与实验流程 |
| 3.1 实验系统 |
| 3.1.1 实验系统平台 |
| 3.1.2 实验设备 |
| 3.2 实验的流程 |
| 3.3 实验误差分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 纳米流体流动和换热特性实验分析 |
| 4.1 实验数据处理 |
| 4.2 实验理论验证 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 纳米颗粒浓度对纳米流体对流换热特性和流动阻力特性的影响 |
| 4.3.2 纳米颗粒种类对纳米流体对流换热特性和流动阻力特性的影响 |
| 4.3.3 螺距大小对Cu纳米流体对流换热特性和流动阻力特性的影响 |
| 4.3.4 螺距大小对石墨纳米流体对流换热特性和流动阻力特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 纳米流体实验关联式的拟合和热性能系数分析 |
| 5.1 实验关联式的拟合 |
| 5.1.1 石墨纳米流体实验关联式的拟合 |
| 5.1.2 Cu纳米流体实验关联式的拟合 |
| 5.2 热性能系数分析 |
| 5.2.1 石墨纳米流体热性能系数分析 |
| 5.2.2 Cu纳米流体热性能系数分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）螺旋扭带在湍流工况的单相对流强化换热（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 国内研究现状 |
| 1.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 模型的建立及相关计算公式 |
| 2.1 几何模型的建立 |
| 2.2 网格划分 |
| 2.3 模拟计算相关设定 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 边界条件的设定 |
| 2.3.3 算法相关设定 |
| 2.4 计算公式 |
| 3 数值模拟结果 |
| 3.1 网格独立性 |
| 3.2 不同扭率传统扭带的数值模拟 |
| 3.3 不同几何结构扭带的数值模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 实验方案及相关计算公式 |
| 4.1 实验系统图及相关实验设备 |
| 4.2 实验相关计算公式 |
| 5 实验结果及讨论分析 |
| 5.1 实验结果与模拟结果、经验公式计算结果的对比 |
| 5.2 管内插入不同长度扭带对流体换热特性的影响 |
| 5.3 管内插入不同长度扭带对流体摩擦特性的影响 |
| 5.4 插入不同长度扭带的综合性能评价及实验关联式 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 符号说明 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、扭转带强化传热:实验研究和应用评价（论文参考文献）
- [1]管内插绕花丝强化传热特性的实验与数值研究[D]. 党伟. 兰州交通大学, 2021(01)
- [2]纳米流体在内置螺旋扭带管内流动与强化传热特性研究[D]. 胡旺盛. 河北工程大学, 2020(04)
- [3]扭转通道内二次流强化传热机理[D]. 郭安宁. 兰州交通大学, 2020(01)
- [4]纳米流体在内置扭带螺纹管内的对流换热特性实验研究[D]. 赵越. 东北电力大学, 2020(01)
- [5]基于正交型折流板的新型双扭转流换热器开发与优化[D]. 王通通. 郑州大学, 2020
- [6]正反螺旋扭带在层流工况下的换热实验研究[D]. 熊嘉伟. 大连理工大学, 2020(02)
- [7]正反螺旋扭带在波节管中的强化换热研究[D]. 郁双鑫. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]换热管内强化传热、污垢特性及拓扑优化研究[D]. 张灿灿. 郑州大学, 2018(12)
- [9]纳米流体在内置扭带外螺纹管的传热性能实验研究[D]. 杨阿敏. 东北电力大学, 2017(01)
- [10]螺旋扭带在湍流工况的单相对流强化换热[D]. 吕晓刚. 大连理工大学, 2017(06)