一、场协同理论在椭圆型流动中的数值验证（论文文献综述）
张海燕[1]（2021）在《超临界压力CO2通道内流动换热特性研究》文中研究说明国民经济的迅猛增长使得能源需求日益加大,使用清洁能源和提高能源利用效率是未来能源系统的重要发展方向。超临界CO2系统结构紧凑、效率高,在未来能源系统中应用前景广泛。作为系统中的重要组成部分,换热设备的性能对整个系统的效率有着重要影响。然而,超临界CO2在临界点附近剧烈变化的物性以及一些新型紧凑式换热器复杂的通道结构,给换热设备的优化设计带来巨大挑战。因此,阐明超临界CO2在不同通道内的复杂流动换热机理对于指导换热器优化设计具有重要意义。本文基于数值模拟和实验测试,对超临界压力CO2（sCO2）在通道内的流动换热性能进行详细分析,并针对不同通道结构进行了优化设计。首先建立单直通道模型,设置壁面受均匀热流,探究sCO2流动换热机理。在单直通道内,为获得较高对流换热系数,同时流动阻力和熵产较小,通道内热通量与质量通量的比值应相对较小,工作压力也应相对较小。相同水力直径的圆管、半圆管和方管中,圆管内整体对流换热系数最大,方管内流动阻力系数最小。理论分析和数值结果均表明,sCO2在黏性底层和过渡层内的有效热导率对管内局部对流换热系数的大小起着决定性作用。考虑到太阳能集热器、燃煤锅炉水冷壁等换热设备中周向热流明显不均的情况,通道内sCO2的换热性能更为复杂。建立有固壁的圆管模型,研究非均匀热流条件对管内流动换热性能的影响。大部分情况下,周向热流越不均,sCO2的流动换热性能越差。非均匀热流条件时,加热半周越接近通道底部,sCO2换热性能越好。为缓解非均匀热流导致的传热恶化,提出了四个局部强化的管道。强化管道内,sCO2的综合性能可提升23%左右,同时管道内壁的热流和温度不均匀度也明显降低。分布协同理论可以很好地解释非均匀热流导致的管内换热不均匀性。印刷电路板式换热器（PCHE）通道结构复杂且通道布置方式多样,仅基于单个圆管中sCO2的流动换热规律,并不能满足其优化设计要求。因此,建立更接近实际流动换热过程的耦合模型,探究PCHE内的sCO2的流动换热特性。基于半圆直通道耦合模型的研究,首次提出使用二次流数与雷诺数的比值（Se/Re）对水平通道内变物性导致的浮升力效应进行判别:当Se/Re>0.1时,浮升力效应的影响不可忽略。与传统浮升力判别式相比,新判别式对水平通道内整体和局部的换热强化都有更好的预测。较低雷诺数条件下,直通道PCHE内轴向导热的影响不可忽略,已有轴向导热判别数并不能对PCHE内局部轴向导热的影响进行准确的判断。与直通道相比,之字形通道可以有效强化换热,但同时流动阻力也明显增大。同时考虑热力学第一定律和第二定律评价指标,之字形通道的拐角在110°至130。之间时,sCO2在PCHE内可获得最优的综合性能。场协同原理可对不同之字形拐角通道内的流动换热性能进行很好的解释。之字形通道拐角附近的回流可有效增强局部速度和温度梯度的协同,且减小局部熵产。通道拐角相对较小时,通道内二次流强度更大,整体速度场和温度梯度场的协同更好。最后,基于课题组全温全压超临界CO2实验平台,对新翼型肋PCHE在不同质量流量、工作压力和入口温度条件下的换热和压降特性进行了测试。新翼型肋PCHE换热量最高可达100 kW,相同进出口条件下,新翼型肋PCHE的换热量与之字形通道PCHE相当,而压降仅为之字形通道PCHE的1/6左右。进一步的数值模拟结果还表明,增大新翼型肋宽对换热的影响不大但明显增大通道内压降。较低温度和质量流量有利于减小翼型肋通道内的局部参数振荡,从而保证换热设备稳定安全运行。本文从单直通道受均匀热流的数值模型入手,到探究非均匀热流条件对换热性能的影响,再基于实际换热器建立耦合模型进行分析,最后实验测试新结构PCHE,逐步深入。研究阐明了复杂工质在不同结构通道内的换热机理,获得了优化的通道结构,且针对水平通道内流体物性变化导致的浮升力效应提出了新的判别式,可为以变物性流体为工质的新型紧凑式换热器的优化设计提供重要参考。
张东昇[2]（2021）在《乙烯裂解炉管内强化传热特性研究》文中提出乙烯裂解炉是石油化工行业中的耗能大户,能否有效提高裂解炉的综合热效率对乙烯生产成本有着极大的影响。本文旨在通过优化裂解炉炉管结构,强化炉管的传热性能,减少管内结焦是提高烯烃收率,降低生产成本的重要途经。本文提出了新型开口螺旋片管,应用于乙烯裂解炉中,强化传热,提升综合性能。本文首先采用数值模拟的方法,详细分析了光管、普通螺旋片管以及开口螺旋片管内流体的流动特性、传热性能,结果表明,普通螺旋片管和开口螺旋片管都能有效提高管内强化传热,并且和普通螺旋片管相比,开口螺旋片管的阻力系数要降低33%～43%。开口螺旋片管的PEC值介于1.0～1.35之间,具有优异的综合传热性能。其次,本文研究了开口螺旋片管的开口间夹角α、开口深度S、径向宽度W以及扭曲比Y对流动传热特性的影响,并通过综合传热性能系数PEC作为衡量指标分析了不同结构下开口螺旋片管的综合性能,除此之外,本文还应用基于Q判据的涡识别方法,分析管内流体的湍流情况以及场协同理论判断管内传热性能的优劣,对其强化传热机理进行了分析。在完成了各结构参数对开口螺旋片管的影响分析后,本文还采用了正交试验设计和遗传算法对开口螺旋片管的四个关键参数进行最优化设计,得到在开口间夹角α=15°时,径向宽度为0.25R,开口深度为0.1R,扭曲比为3的时候,开口螺旋片综合性能最好,并通过MATLAB中的fimicon函数进行了验证。最后,将最优结构的开口螺旋片管应用到乙烯裂解炉中,通过与工业数据相对比验证了模拟的可靠性。随后对加装了开口螺旋片的U型管内流体进行流动传热和裂解反应的耦合模拟,分析处理最终模拟数据,可以发现开口螺旋片管能有效提高裂解炉的热效率和关键产物的收率,具有良好的综合性能。
柏德鸿[3]（2019）在《基于流场调控的新型裂解炉管设计及其协同强化机制》文中研究指明石油烃热裂解制备乙烯过程是石化行业的“龙头”。由于热裂解能耗巨大,通过开发新型强化炉管提高过程能效,实现乙烯装置的节能高效运行,将产生显着的社会经济效益。基于新型内构件的炉管强化技术一般通过在炉管局部位置安装各种扰流元件改善管内流型,具有强化效果显着、加工成本低、方便对普通炉管升级改造的优势,逐步成为裂解炉管强化的研究热点之一。本文基于构造协同场的流动控制方法设计强化裂解炉管,采用新型中空立交盘内构件（Hollow cross disk,HCD）重构管内流型,提高温度、浓度和速度分布的匹配性,通过计算流体力学（CFD）和实验相结合的方法,深入分析了内构件引起的管内传递和反应特性的变化,研究结果不但可以为乙烯裂解炉管的强化提供新机制和新结构,还可为裂解炉管流动、传递和反应耦合过程的模拟计算提供新方法和新判据。主要研究内容如下:（1）建立了描述裂解炉管内传递与反应耦合的三维数学模型,通过工业实验数据与计算结果的对比,验证所建模型的正确性。使用网格收敛指数GCI和观测精度p检验所得数值解的网格无关性,评价迭代过程的总体精度,以确保数值计算结果的可靠性。结合各向同性湍流理论和涡耗散模型（EDC）的物理意义,探讨了反应流计算的网格数量要求,以丹克莱尔数Da为基础推导了适用于传质控制的反应过程网格数量估算公式。在此基础上,利用裂解过程计算数据验证其可靠性。对长度为11米的毫秒炉管,在进口雷诺数Re为7.27×104的工况下,当网格平均特征尺寸Δχ接近估算值1.80mm时,C2H4收率模拟结果与工业数据的误差能降至1.18%,表明所推导的网格数量估算公式的可适用性。（2）研究了裂解炉管中的可压缩流动特性与弯管效应对管内流型和传热过程的影响。可压缩性由高强度加热负荷造成并导致U型弯管进出口附近气体的密度、温度、速度出现反常波动。通过计算发现,随着U型弯管中裂解流体的发展,由可压缩流动的密度变化所产生的附加涡量可占整体涡量的18.40%,表明可压缩特性有助于强化管内涡量。此外,由于可压缩气体膨胀做功吸收了一部分能量,管内中心轴线上流体温度与忽略可压缩性的情况相比出现51.21k的降幅。在流型方面,发现可压缩流动条件下油汽混合物在弯管部分产生的扰动以局部音速向上、下游传播,对上游影响距离为25-33倍炉管直径,对下游影响距离为26-50倍直径,表明可压缩性对管内传热和流动特性具有较大影响。另外,弯管区域的流体在离心力作用下可诱导产生Dean涡。在这一扰动作用下,裂解炉管中直管部分的流型与普通管流产生显着差异。Dean涡促进了弯管外侧与中心区域流体的混合,使得努赛尔数Nu进口处最大可提高3.87倍,传热强化效果显着。（3）分析了 HCD内构件对裂解过程的实际作用效果及其多尺度混合强化特性,阐明混合与裂解反应之间的紧密相互作用关系。空炉管和安装HCD内构件炉管的热裂解对比实验表明,安装了 HCD内构件的炉管结焦物质量比空炉管降低4.67%,证明HCD内构件有助于抑制炉管内结焦。空炉管和安装HCD内构件炉管的传热实验表明新型炉管的Nu最多可提高5.89%,证明了 HCD的强化传热效果。进一步的流场分析计算表明HCD通过付出一定的阻力损失诱导产生径向分速度,提高管壁附近湍动程度,使其下游截面z/L=0.597处湍动能上升12.13%,全管平均特征微观混合时间仅为空炉管的1.96%,介观和微观混合效果的强化导致达到分子尺度混合均匀的区域体积分率上升0.58%,在此作用下乙烯、丙烯收率分别提高0.36%和7.96%。HCD内构件所引起的近壁区和炉管中心区流体的换位流动强化了不同区域流体之间的能量、动量和浓度交换,使得管壁平均温度下降21.76k,近壁区流体停留时间大幅降低,可有效防止管壁附近流体的过度受热产生结焦。HCD内构件和扭曲片的对比计算表明两者分别具有近壁强化和中心强化的特征,HCD可通过较小阻力损失获得较好的强化效果,对炉管近壁区域的强化更具优势。（4）针对裂解炉管内温度、浓度和速度不匹配问题,采用新型中空立交盘内构件和扭曲片的组合重构局部流场,提高径向场分布协同程度。详细分析了炉管的特征分段及不同分段的强化需求,结合丙烷消耗速率和涡衰减距离确定构建协同流场的最佳内构件安装位置。推导了适用于反应器过程强化的有源项传质协同角计算公式,并使用传热/传质协同角解释了 HCD和扭曲片炉管的协同强化机理。HCD诱导的纵向涡对和扭曲片产生的大尺度旋转流动可使内构件下游传热和传质协同角余弦值最高增至空管对应位置的114.5和111.2倍,两种内构件下游截面上协同指数（SI）最大比空炉管分别降低94.41%和63.73%,表明径向截面上场分布均匀性和匹配性提升效果明显。优化后的协同场强化了管内传热、传质效果,使得新型炉管的烯烃收率上升3.86%,管壁平均温度下降28.45k,表现出较好的改善产物分布和抑制结焦作用。
鉴冉冉[4]（2019）在《场协同螺杆塑化过程流动特性与强化传热机理研究》文中认为聚合物塑化过程的强制对流和强化传热过程对聚合物的熔融与塑化具有至关重要的影响,而聚合物塑化均匀性又将直接影响最终制品质量和制品性能,材料塑化不均是导致精密制品缺陷的重要原因。因此对聚合物塑化过程热的有效管理和温差场均匀性的有效控制具有重要的现实意义。本文归纳总结了聚合物塑化理论和场协同原理在国内外的研究现状,并在此基础上,开展聚合物塑化过程流动与传热机理的基础研究,进一步提出了聚合物流动混合过程的熵增效应与聚合物流动传热过程的协同效应,并对该理论进行了详细阐述与论证。基于聚合物多场协同强化对流传热与高效塑化的新思路,创新设计新型扭转元件,通过数值计算、冷态可视化试验及热态多参数在线监测试验等手段对其混合与传热机理进行了探究,提出了场协同强化传热高效塑化的螺杆塑化新方法,解决塑化不均的难题,为聚合物精密成型及高性能材料的研发与应用提供理论指导,拓展了场协同理论在高黏度非牛顿流体强化传热领域的新知识。本文主要研究工作及创新点如下:（1）聚合物多场协同强化传热传质新方法及理论创新提出了聚合物流动混合过程的熵增效应与聚合物流动传热过程的协同效应。论证了粒子的无规化发展是引起混合的本质因素,包括位移无规化和粒径无规化;同时论证了速度场、剪切速率场、速度梯度场、温度梯度场等物理场之间的协同耦合关系;并验证了聚合物加工场协同理论的可行性,为指导螺杆结构设计提供了新的理论依据。创新设计了新型强化传热与高效混炼的扭转元件及场协同螺杆,分析了扭转元件的混合模型、传热模型和熔融模型。该扭转元件增加了粒子的物质熵和场协同性,即提高了流体的扰流和无规化程度,以及速度场与温度梯度场之间的协同性,对聚合物流体具有分流汇流和扭转翻滚的作用,有利于聚合物流体的混合与传热及其温度均匀性。（2）聚合物在扭转元件及场协同螺杆中的强化传质特性扭转元件的引入使聚合物在流道中获得了局部螺旋流/涡流,强化了流体径向传质,提高了聚合物熔体的混合和塑化性能,使聚合物熔体的温度分布、黏度分布等物性参数更加均匀,从而保证制品质量;场协同螺杆的混合性能优于常规螺杆,且扭转元件的排布对混合性能有较大影响,其中单个扭转元件与单一导程螺纹元件相间排列的螺杆混合性能最优。（3）聚合物在扭转元件及场协同螺杆中的强化传热机理扭转元件的引入提高了速度场与温度梯度场之间的协同性,具有很好的对流换热性能,达到了强化传热的目的。扭转元件数量和排布对聚合物熔融特性均有明显影响,其熔融过程符合瞬态熔融理论并能够显着改善径向温度均匀性;随着扭转元件数量或扭转元件分散程度的增加,对流换热性能有所改善。此外,场协同螺杆在不增加额外能耗的情况下,获得了比常规螺杆更优异的传热性能。场协同理论可以很好的解释聚合物加工领域非牛顿黏弹性流体的传热性能,运用场协同理论指导螺杆结构设计,为提高螺杆塑化系统塑化能力和传热效率提供了一种行之有效的方法,为解决螺杆塑化不均的问题开辟了新途径。（4）聚合物塑化过程中螺杆性能的综合评价体系建立建立了聚合物塑化过程中螺杆性能的综合评价体系,通过混合、传热、塑化、能耗、协同等五个方面对螺杆的性能进行了定量分析,确定了混合评价因子、传热评价因子、塑化评价因子、能耗评价因子、协同评价因子,实现了螺杆性能的多目标决策和综合评价,为定量评估螺杆对聚合物塑化过程性能的影响力水平,开辟了一条新的道路。（5）场协同螺杆在聚合物微孔发泡、纤维增强复合材料领域的应用采用自主设计的场协同螺杆,成功制备了泡孔尺寸在100μm以下的化学发泡泡沫材料,泡孔尺寸在10μm以下的物理发泡泡沫材料,以及平均纤维长度在500μm以上的回收碳纤维增强聚丙烯复合材料。综上,本文针对聚合物塑化过程温度调控和热管理问题,以螺杆结构为切入点,创新提出聚合物多场协同强化对流传热与高效塑化新方法及新结构,对聚合物螺杆塑化系统优化设计具有借鉴意义,为解决螺杆塑化不均等问题开辟了新途径。
侯亭波[5]（2019）在《凹穴型复杂微通道换热器结构设计及流动与传热性能研究》文中认为近年来,随着微细加工技术的快速发展,以微通道为研究主体的微型换热器相继出现,微尺度流动以及换热成为当前的关注重点。随着大规模集成电路的迅速发展,高热流密度微型设备的散热量已经接近107W/m2量级,简单结构的微通道换热器已经无法满足其散热要求。本文设计建立直微通道与圆形凹穴型微通道模型,采用数值方法对其进行流动与传热性能的研究,基于热力学第二定律建立凹穴型微通道熵产模型,采用熵产最低原理以及场协同原理对其进行热力学分析,进一步研究凹穴形状、圆形形状以及凸肋排布方式等凹穴结构参数对凹穴型微通道流动、传热、场协同、熵产以及热传输效率等性能的影响规律。通过单微通道的阵列过程,建立凹穴型复杂微通道板模型,设计相应凹穴结构复杂微通道换热器,进一步对其进行数值模拟分析,同时加工并制造相应凹穴结构的复杂微通道换热器实物,设计并搭建实验平台进行实验验证。主要研究内容如下:1)建立基于场协同原理的凹穴型微通道传热模型。借助场协同原理,分析圆形凹穴型微通道强化传热本质机理;基于热力学第二定律建立凹穴型微通道的熵产模型,从熵产最低原理分析凹穴型微通道强化传热的本质。同时从（?）的基本表达式推导微通道传热过程中的热能传输效率,进一步完善凹穴型微通道强化传热的热力学模型。2)基于热力学模型以及场协同原理的凹穴型复杂微通道性能研究。建立直微通道和圆形凹穴微通道数值模型,对微通道流动、传热、场协同性、熵产以及热能传输效率等性能进行分析,结果表明圆形凹穴微通道的流动性能、换热性能、传热场协同性、熵产以及热传输性能均要优于直微通道,而其流动场协同性要差。3)结合热力学模型以及场协同原理分析凹穴结构参数对凹穴型微通道性能影响规律,包括流动性能、换热性能、场协同性、熵产以及热能传输效率等,研究结果表明在不同凹穴形状（矩形、梯形、圆形）的结构中,圆形凹穴微通道的各项性能要优于其它凹穴型微通道。椭圆形凹穴微通道的性能随着椭圆度的增大先变优后变差。单边凸肋圆形凹穴微通道的流动性能要比奇对称凸肋圆形凹穴微通道与偶对称凸肋圆形凹穴微通道要好,而其它的性能则反之。4)凹穴型复杂微通道换热器结构设计与数值模拟。对比分析圆形凹穴微通道换热器与直微通道换热器的流动性能与换热性能。结果表明前者的凹穴中存在低速回旋区。两者的压强均随着流体的流动距离增加而减小,并且前者产生的压降要比后者小。圆形凹穴微通道换热器的冷水出口温度要高于直微通道换热器,而热水出口温度则相反。进一步研究凹穴形状、圆形形状以及凸肋排布方式等凹穴结构参数对微通道换热器的性能影响规律。研究结果发现不同形状凹穴中均存在低速回旋区,圆形凹穴微通道换热器的流动与换热性能要比其它形状的凹穴型微通道好;椭圆形凹穴微通道换热器的流动与换热性能均随椭圆度的增加先变优后变差;偶对称凸肋圆形凹穴微通道换热器的换热性能相对其它凸肋圆形凹穴型微通道换热器要好,单边凸肋圆形凹穴微通道换热器的流动性能则比其它其它凸肋圆形凹穴型微通道换热器要好。5)凹穴型复杂微通道换热器性能实验研究。研究凹穴形状、圆形形状以及凸肋排布方式等凹穴结构参数对凹穴型复杂微通道换热器性能的影响规律,并将实验与仿真值进行对比。结果表明在不同凹穴形状中,圆形凹穴微通道换热器的流动与换热性能优于其它形状的凹穴型微通道。椭圆形凹穴微通道换热器的流动与换热性能随着椭圆度的增大先变好后变差。偶对称圆形凹穴型微通道换热器的换热性能要优于其它其它凸肋圆形凹穴型微通道换热器最好,单边凸肋凹穴型微通道换热器的流动性能比其它其它凸肋圆形凹穴型微通道换热器要好。对比分析仿真与实验,结果发现实验与仿真基本吻合,从而验证之前数值模拟的合理性。
赵偲妍[6]（2019）在《三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟》文中提出余热回收技术是近年来我国提倡节能减排、能源可持续发展战略中不可或缺的技术之一。作为产能和用能的关键环节,低品位余热（80200℃）的回收对我国能源的高效利用起到了重要作用。然而,由于低温余热的能量低、能量转化理论与技术研究薄弱,余热回收装备技术的发展存在较多技术瓶颈,而且现有大规模应用的光管换热器已经不能满足现实余热回收率的要求,因此发展高效余热回收技术已经迫在眉睫。三维肋强化换热管因为其特殊的粗糙表面使流体在近壁面处产生横、纵向流动而破坏流动边界层和传热恶化的温度边界层,从而增强流体扰动与对流换热,因此备受学者们的关注。椭圆管等异型换热管由于其特殊的流线型结构有助于流体导流,从而有较小的流动阻力。因此将三维离散肋应用于椭圆管上,结合三维肋圆管开发出高效换热、低流阻的三维肋管换热器,对提升我国余热转化率和实现工业节能减排战略目标有重要意义。三维肋管开发至今,对其管外对流传热机理、流场和温度场的分布特性研究甚少,基于异型管的三维肋管的研究尚处于空白。因此本文以三维肋管为研究对象,建立了空气横掠三维肋圆管和三维肋椭圆管的流动传热数值计算模型,首先采用田口方法考察了肋参数耦和作用下单个肋参数对流动传热性能的影响规律及占比,并得到了最优三维肋管;然后,基于最优三维肋管,研究管束排列方式、肋高、横纵向管间距对三维肋管管束的速度场及流动阻力特性和温度场及传热特性的影响规律;在此基础上,提出了三维肋圆管与三维肋椭圆管组合的叉排三维肋管管束换热器,探究了空气横掠组合式三维肋管管束的综合传热性能和场协同性能,为获得高效换热、低流阻的三维肋管换热器优化设计提供了理论指导。通过以上的研究工作,本文获得了主要结论如下:（1）针对肋参数对三维肋管流动传热特性影响规律的数值模拟,研究表明:肋高对三维肋管流动传热性能影响最大（影响占比约65%）,肋周向间距影响占比最小（约1.57%）,得到了基于综合换热性能下的最佳肋参数组合;拟合了具有较高精度的多参数耦合作用下的流动阻力及换热性能预测关联式;得到三维肋管的换热性能是光管的1.72.96倍,三维肋椭圆管的流动阻力比三维肋圆管降低了16.7%44.2%。（2）针对管束排列方式、肋高、横纵向管间距对三维肋管管束管外流动传热特性的影响研究与对比分析,结果表明:相比圆管管束,肋片对椭圆管管束的流动阻力影响更大;得到叉排三维肋管管束的流动阻力和换热性能约为顺排三维肋管管束的2.5倍和1.2倍;增大肋高、减小横纵向管间距有助于提升三维肋管管束换热器的综合性能;三维肋椭圆管管束的流动阻力比三维肋圆管管束平均小35%左右。（3）针对组合式三维肋管叉排管束换热器的流动传热特性数值模拟研究,结果显示:相同结构参数和入口条件下,组合式三维肋管管束的换热性能与三维肋圆管管束相差无异,但平均流动阻力比三维肋圆管管束下降了22%左右;综合性能分析发现三维肋圆管布置在最后一排,组合式管束表现出更好的综合换热性能,其比三维肋圆管管束最大增加了8%,比三维肋椭圆管管束最大增加了29.5%,且场协同性能分析结果与此结果一致。研究结果表明三维肋管换热器在高效换热、降低流动阻力方面有明显的性能提升,有助于余热回收技术的发展。
刘景源[7]（2018）在《场协同原理在高超声速化学非平衡流动中的推广》文中研究说明应用理论分析与数值模拟方法,将对流传热的场协同原理从不可压缩流动推广至高超声速化学非平衡流动中。结果表明,高超声速化学非平衡层流与湍流的热流密度取决于流动的当地单位体积的动量与单位质量总焓梯度的协同。用当地单位体积的动量与单位质量总焓梯度的协同研究高超声速化学非平衡流动的壁面传热问题,对层流流动下的对流传热,不但计及了高超声速化学非平衡流的密度变化对热流密度的影响,而且包括了静焓梯度、压力梯度、边界层内的分子黏性剪切效应对热流密度的作用;对湍流问题,除了上述层流流动各项对热流密度的影响外,还计及了雷诺剪切应力对热流密度的作用。考虑到高超声速化学非平衡流静焓的定义,高超声速化学非平衡层流及湍流的场协同同时计及所有组分的平动能、转动能、振动能及电子能等梯度的贡献。
刘景源[8]（2018）在《对流传热场协同原理在高速可压缩边界层流动中的推广》文中研究指明应用理论分析方法对适用于不可压缩层流与湍流流动的对流传热场协同原理进行了可压缩层流与湍流流动上的推广。分析结果表明,与不可压缩流动的对流传热场协同原理不同,可压缩层流与湍流的对流传热取决于流动当地单位体积的动量与总焓梯度的协同。用当地单位体积的动量与总焓梯度的协同研究可压缩流动的壁面传热问题,对层流热流,不但计及了高速流动的密度变化对热流的作用,而且包括了静焓梯度、压力梯度、壁面分子黏性剪切效应对热流的影响;对湍流问题,除了高速流动的密度变化、压力梯度、壁面分子黏性剪切效应对热流的影响外,还计及了雷诺剪切应力对热流的作用。另外,对黏性影响不能忽略的不可压缩流动的对流传热问题,用速度向量与总温（总焓）梯度协同更精确。
谢忱[9]（2017）在《空气横掠折线形肋柱数值模拟与场协同分析》文中研究说明换热器作为能量转换和热回收处理必不可少的设备,其换热性能直接影响能源的使用效率。本文主要研究圆形（CIRCLE）、迎流角分别为60°、90°、120°的六边形（HEXA）和菱形（LINE）5种肋柱群空气侧流动换热性能的影响。本文计算了入口风速110m/s,分析5种不同尺寸肋柱空气侧流动与换热特性进行了数值模拟和数据后处理。结果分析如下:（1）通过使用直接对比法对5种肋柱空气侧流动换热中的换热量、压降、摩擦阻力、综合评价分析因子PEC进行对比。换热量对比,菱形肋柱换热量最大,圆形肋柱最小,菱形肋柱比圆形增加9.4%23%;压降对比,迎流角为120°的压降增加最高,其次是圆形肋柱,菱形肋柱压降增加最少,以圆形肋柱为基准,菱形肋柱压降增加比圆形少33.5%51%;摩擦阻力系数对比,摩擦阻力系数与Re成反比,菱形肋柱的摩擦阻力系数最小;所以菱形的综合换热性能大于其他肋柱,得出结论菱形肋柱空气侧流动和换热性能最好。（2）通过场协同分析并结合Zukauskas经验关联式推导出适合菱形肋柱空气流动与换热研究的准则关联式,利用最小二乘法对不同迎流角、流质物性Pr数及流动特性Re数等未知因素在软件ORIGIN中进行拟合,最终得到菱形肋柱群空气侧的流动换热准则关联式Nuf=0.76Re<sup>0.51Prf0.36（β/90）0.95,并对其进行误差分析。
田瑞娇,李文科,王计敏,黄飞祥[10]（2014）在《新型椭圆截面螺旋扭曲组合管换热特性的数值模拟》文中指出提出了一种新型换热管型,即椭圆截面螺旋扭曲组合管。以场协同理论为指导,通过改变管型形状参数组合方式,对椭圆截面螺旋扭曲组合管进行数值模拟及分析,并进行不同Re数下圆管换热Nu数与经验公式对比,结果表明:组合比为0.4,长短径比为2.0,扭曲角度为90°时,综合性能最优,确定椭圆截面螺旋扭曲组合管对换热的强化是有效的,模拟结果是可信的。
二、场协同理论在椭圆型流动中的数值验证（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、场协同理论在椭圆型流动中的数值验证（论文提纲范文）
（1）超临界压力CO2通道内流动换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超临界压力CO_2热物理性质 |
| 1.3 单通道内sCO_2流动换热性能研究现状 |
| 1.3.1 均匀热流条件光滑圆管内的流动换热 |
| 1.3.2 复杂几何及边界条件下的流动换热 |
| 1.3.3 浮升力和加速度效应判别式 |
| 1.4 印刷电路板式换热器(PCHE)研究现状 |
| 1.4.1 PCHE概述 |
| 1.4.2 PCHE内sCO_2流动换热特性 |
| 1.5 换热强化理论 |
| 1.5.1 二次流理论 |
| 1.5.2 场协同原理 |
| 1.5.3 熵产最小化理论 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 不同截面形状单直通道内sCO_2流动换热机理 |
| 2.1 单通道数值模拟方法 |
| 2.1.1 几何模型及边界条件 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 网格无关性验证及实验验证 |
| 2.2 单通道内sCO_2的局部流动换热 |
| 2.2.1 无重力条件下通道内的流动换热 |
| 2.2.2 浮升力效应对流动换热的影响 |
| 2.3 局部对流换热系数峰值影响因素 |
| 2.3.1 理论分析 |
| 2.3.2 数值验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非均匀热流水平管内复杂流动换热特性 |
| 3.1 光滑圆管数值模拟方法 |
| 3.1.1 几何模型及边界条件 |
| 3.1.2 网格无关性验证及实验验证 |
| 3.2 光滑圆管计算结果与讨论 |
| 3.2.1 数据处理方法 |
| 3.2.2 壁面热流条件对换热性能的影响 |
| 3.2.3 加热不同半周对换热性能的影响 |
| 3.2.4 浮升力效应判别式 |
| 3.3 局部强化管道数值模拟方法 |
| 3.3.1 几何模型及边界条件 |
| 3.3.2 网格无关性验证 |
| 3.4 局部强化管道计算结果与讨论 |
| 3.4.1 数据处理方法 |
| 3.4.2 壁面热流条件对流动换热的影响 |
| 3.4.3 通道内壁面热流和温度不均匀度 |
| 3.4.4 强化管内换热机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 半圆直通道PCHE内CO_2-CO_2耦合流动换热 |
| 4.1 耦合流动换热数值模拟方法 |
| 4.1.1 几何模型及边界条件 |
| 4.1.2 实验验证及网格无关性验证 |
| 4.2 耦合模型数据处理方法 |
| 4.3 浮升力效应对耦合流动换热的影响 |
| 4.3.1 局部平均流动换热性能 |
| 4.3.2 壁面流动换热性能 |
| 4.3.3 浮升力效应判别式 |
| 4.4 轴向导热对耦合换热的影响 |
| 4.4.1 轴向导热对局部温度分布的影响 |
| 4.4.2 壁厚对换热的影响 |
| 4.4.3 直径对换热的影响 |
| 4.4.4 两侧进口温差对换热的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 之字形通道PCHE内CO_2-CO_2耦合流动换热 |
| 5.1 之字形通道数值模拟方法 |
| 5.1.1 几何模型及边界条件 |
| 5.1.2 网格无关性验证及实验验证 |
| 5.1.3 数据处理方法 |
| 5.2 整体流动换热性能分析 |
| 5.3 局部流动换热性能分析 |
| 5.3.1 沿程平均对流换热性能 |
| 5.3.2 局部壁面换热性能和内部流场分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 新翼型肋PCHE实验测试及模拟分析 |
| 6.1 实验测试装置 |
| 6.1.1 全温全压超临界CO_2测试平台 |
| 6.1.2 测试用新翼型肋PCHE结构 |
| 6.2 实验结果分析与讨论 |
| 6.2.1 数据处理方法 |
| 6.2.2 实验测试工况 |
| 6.2.3 不同工况下换热量和压降 |
| 6.3 新翼型肋PCHE实验验证 |
| 6.4 数值模型及网格无关性验证 |
| 6.5 数值模拟结果与讨论 |
| 6.5.1 新翼型肋结构参数的影响 |
| 6.5.2 翼型肋通道内换热机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）乙烯裂解炉管内强化传热特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 国内外乙烯工业发展概况 |
| 1.1.2 我国乙烯裂解炉存在的问题 |
| 1.2 乙烯裂解炉炉管强化传热技术进展 |
| 1.2.1 换热管数值模拟研究现状 |
| 1.2.2 换热管强化传热实验研究情况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 裂解炉管内流动传热数学模型建立 |
| 2.1 数值模拟计算模型及方法 |
| 2.1.1 基本守恒定律的控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 数据处理方法 |
| 2.2.1 流动传热的关键参数 |
| 2.2.2 场协同理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3.开口螺旋片管内流动与传热特性研究 |
| 3.1 数值计算方法的设定 |
| 3.1.1 几何模型的建立 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 边界条件设置 |
| 3.1.4 网格无关性验证 |
| 3.2 与普通螺旋片管的性能对比分析 |
| 3.2.1 速度场特性及结果分析 |
| 3.2.2 温度场特性及结果分析 |
| 3.2.3 压强特性及结果分析 |
| 3.2.4 纵向涡分析 |
| 3.2.5 协同场分析 |
| 3.2.6 传热性能和阻力特性分析 |
| 3.3 开口间夹角α的流动传热的影响分析 |
| 3.3.1 速度场特性及结果分析 |
| 3.3.2 温度场特性及结果分析 |
| 3.3.3 压强特性及结果分析 |
| 3.3.4 纵向涡分析 |
| 3.3.5 协同场分析 |
| 3.3.6 传热性能和阻力特性分析 |
| 3.4 开口深度S的流动传热的影响分析 |
| 3.4.1 速度场特性及结果分析 |
| 3.4.2 温度场特性及结果分析 |
| 3.4.3 压强特性及结果分析 |
| 3.4.4 纵向涡分析 |
| 3.4.5 协同场分析 |
| 3.4.6 传热性能和阻力特性分析 |
| 3.5 径向宽度W的流动传热的影响分析 |
| 3.5.1 速度场特性及结果分析 |
| 3.5.2 温度场特性及结果分析 |
| 3.5.3 压强特性及结果分析 |
| 3.5.4 纵向涡分析 |
| 3.5.5 协同场分析 |
| 3.5.6 传热性能和阻力特性分析 |
| 3.6 扭曲比Y的流动传热的影响分析 |
| 3.6.1 速度场特性及结果分析 |
| 3.6.2 温度场特性及结果分析 |
| 3.6.3 压强特性及结果分析 |
| 3.6.4 纵向涡分析 |
| 3.6.5 协同场分析 |
| 3.6.6 传热性能和阻力特性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 开口螺旋片圆管结构参数优化 |
| 4.1 正交试验设计和遗传算法介绍 |
| 4.1.1 正交试验法的基本原理 |
| 4.1.2 正交试验法的基本流程 |
| 4.1.3 遗传算法基本原理 |
| 4.1.4 遗传算法基本流程 |
| 4.1.5 正交试验遗传算法 |
| 4.2 正交试验遗传算法结构优化设计介绍 |
| 4.2.1 正交试验设计 |
| 4.2.2 结构优化设计 |
| 4.3 开口螺旋片圆管结构的优化设计 |
| 4.3.1 设计变量 |
| 4.3.2 目标函数 |
| 4.3.3 约束条件 |
| 4.3.4 优化设计数学模型 |
| 4.4 优化结果讨论与分析 |
| 4.4.1 基于遗传算法的优化结果分析 |
| 4.4.2 基于MATLAB的 fimicon函数优化结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 炉管内流动传热与裂解反应的耦合模拟研究 |
| 5.1 模拟工况介绍 |
| 5.2 模型验证 |
| 5.2.1 裂解反应动力学模型 |
| 5.2.2 边界条件设定 |
| 5.2.3 光管模拟结果验证 |
| 5.3 内置开口螺旋片管内裂解产物模拟 |
| 5.3.1 速度分布 |
| 5.3.2 温度分布 |
| 5.3.3 出口产物浓度分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.1.1 单管的数值模拟及结构优化 |
| 6.1.2 裂解炉炉管内耦合数值模拟分析 |
| 6.2 本文创新性体现 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于流场调控的新型裂解炉管设计及其协同强化机制（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 主要研究内容及安排 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 裂解过程及其特性 |
| 2.2 裂解炉管强化技术 |
| 2.2.1 常用炉管强化方法 |
| 2.2.2 内构件强化特征 |
| 2.3 裂解过程多尺度混合强化 |
| 2.4 裂解炉管的协同强化 |
| 2.5 裂解过程数值模拟 |
| 2.5.1 裂解炉管中反应流的数值计算 |
| 2.5.2 裂解反应动力学 |
| 2.5.3 湍流-反应相互作用 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 裂解过程三维建模 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.2 裂解反应动力学 |
| 3.3 网格划分与边界条件 |
| 3.3.1 U型炉管 |
| 3.3.2 毫秒炉管及内构件 |
| 3.4 数值方法与离散格式 |
| 3.5 模型验证(Validation & Verification) |
| 3.5.1 数学模型验证 |
| 3.5.1.1 可压缩流动模型 |
| 3.5.1.2 裂解模型 |
| 3.5.2 数值验证 |
| 3.6 网格数量估算公式 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 裂解炉管中传递特性分析 |
| 4.1 裂解炉管中的可压缩流动特征 |
| 4.1.1 热可压缩流体 |
| 4.1.2 密度与温度反常变化 |
| 4.2 可压缩性对流动和传热的影响 |
| 4.2.1 附加涡量 |
| 4.2.2 传热特性分析 |
| 4.3 弯管效应 |
| 4.3.1 二次流与Dean涡 |
| 4.3.2 弯管中的传热特性分析 |
| 4.3.3 弯管扰动距离 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 新型中空立交盘内构件强化性能 |
| 5.1 新型HCD内构件几何特征 |
| 5.2 HCD强化性能验证实验 |
| 5.2.1 裂解实验 |
| 5.2.1.1 实验原料与流程 |
| 5.2.1.2 物料平衡率检验 |
| 5.2.1.3 气相产物收率计算方法 |
| 5.2.1.4 裂解实验结果分析 |
| 5.2.2 传热实验 |
| 5.2.2.1 传热实验流程 |
| 5.2.2.2 传热实验结果分析 |
| 5.3 中空立交盘诱导流型 |
| 5.4 基于内构件的裂解炉管多尺度混合特性分析 |
| 5.4.1 介观混合强化 |
| 5.4.2 微观混合强化 |
| 5.5 裂解过程强化效果 |
| 5.5.1 热、质传递分析 |
| 5.5.2 产物分布变化 |
| 5.5.3 结焦特性变化 |
| 5.5.4 强化机理分析 |
| 5.6 与扭曲片强化炉管流场分析比较 |
| 5.6.1 流型对比 |
| 5.6.2 强化效果对比 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 基于构造协同场的新型裂解炉管设计 |
| 6.1 裂解炉管内协同流场的空间构建 |
| 6.1.1 裂解炉管特征分段 |
| 6.1.2 组合内构件诱导管流流场重构 |
| 6.2 传热与传质协同强化 |
| 6.2.1 传热协同分析 |
| 6.2.2 传质协同分析 |
| 6.3 综合强化效果评价 |
| 6.3.1 产物分布与结焦特性 |
| 6.3.2 传递强化效果 |
| 6.3.3 协同指数 |
| 6.4 协同强化机理 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 全文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 研究成果及发表的论文 |
| 致谢 |
（4）场协同螺杆塑化过程流动特性与强化传热机理研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 聚合物塑化理论概述 |
| 1.2.1 聚合物塑化系统的发展 |
| 1.2.2 聚合物塑化混合理论 |
| 1.2.3 聚合物塑化传热理论 |
| 1.3 塑化过程的强化传质研究现状 |
| 1.4 塑化过程的强化传热研究现状 |
| 1.5 多场协同理论研究现状 |
| 1.5.1 多场耦合及场协同原理 |
| 1.5.2 牛顿流体域的多场协同问题 |
| 1.5.3 非牛顿流体域的多场协同问题 |
| 1.6 本课题研究路线、研究内容与创新点 |
| 1.6.1 研究路线 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 研究创新点 |
| 第二章 聚合物塑化过程多场协同理论分析 |
| 2.1 聚合物流动混合过程的熵增效应 |
| 2.2 聚合物流动传热过程的协同效应 |
| 2.3 新型扭转元件及场协同螺杆设计 |
| 2.3.1 扭转元件流动模型 |
| 2.3.2 扭转元件传热模型 |
| 2.3.3 扭转元件熔融模型 |
| 2.4 扭转流动过程中的熵增效应分析 |
| 2.5 扭转流动过程中的协同效应分析 |
| 2.5.1 数值分析模型 |
| 2.5.2 速度场与速度梯度场的协同分析 |
| 2.5.3 速度场与温度梯度场的协同分析 |
| 2.5.4 速度梯度场与剪切速率场的协同分析 |
| 2.5.5 温度梯度场与剪切速率场的协同分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 场协同螺杆塑化过程传热传质模拟研究 |
| 3.1 扭转流道模型及其性能分析 |
| 3.1.1 数值分析模型 |
| 3.1.2 传质与速度特性 |
| 3.1.3 熔融与温度特性 |
| 3.1.4 传热与协同特性 |
| 3.2 扭转元件与常用新型元件性能对比 |
| 3.2.1 数值分析模型 |
| 3.2.2 传质与速度特性 |
| 3.2.3 均质与混合特性 |
| 3.2.4 传热与温度特性 |
| 3.3 场协同螺杆单相流模型及传热性能分析 |
| 3.3.1 数值分析模型 |
| 3.3.2 温度分布特性 |
| 3.3.3 强化传质与速度特性 |
| 3.3.4 强化传热与协同特性 |
| 3.4 场协同螺杆单相流模型及混合性能分析 |
| 3.4.1 数值分析模型 |
| 3.4.2 混合能力 |
| 3.4.3 混合效率 |
| 3.4.4 塑化质量 |
| 3.5 场协同螺杆两相流模型及其性能分析 |
| 3.5.1 数值分析模型 |
| 3.5.2 两相流体熔融特性 |
| 3.5.3 强化传热与协同特性 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 场协同螺杆塑化过程传热传质试验研究 |
| 4.1 场协同螺杆的强化传质可视化试验 |
| 4.1.1 冷态可视化试验装置的搭建 |
| 4.1.2 微颗粒在液体槽中的流动行为 |
| 4.1.3 微气泡在液体槽中的分散行为 |
| 4.2 传热传质试验平台及表征 |
| 4.2.1 热态多参数在线监测挤出系统搭建 |
| 4.2.2 试验原料及性能表征 |
| 4.3 场协同螺杆的强化混合性能 |
| 4.3.1 流动沿程分散相颗粒分布 |
| 4.3.2 挤出样条分散相颗粒分布 |
| 4.3.3 停留时间分布 |
| 4.4 场协同螺杆的强化传热性能 |
| 4.4.1 对流换热系数 |
| 4.4.2 径向温度分布 |
| 4.5 场协同螺杆的能耗特性 |
| 4.5.1 设备比能耗 |
| 4.5.2 电机转动功率 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 聚合物塑化螺杆性能多目标综合评价体系 |
| 5.1 塑化螺杆性能评价方法体系确立 |
| 5.2 塑化螺杆性能单一评价因子建立 |
| 5.2.1 混合评价因子 |
| 5.2.2 传热评价因子 |
| 5.2.3 塑化评价因子 |
| 5.2.4 能耗评价因子 |
| 5.2.5 协同评价因子 |
| 5.3 塑化螺杆性能综合评价因子建立 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 场协同螺杆在微发泡领域的应用 |
| 6.1 场协同微发泡专用螺杆的设计开发 |
| 6.1.1 场协同螺杆设计 |
| 6.1.2 试验原料及设备 |
| 6.2 单螺杆挤出化学发泡 |
| 6.2.1 机头温度对泡孔质量的影响 |
| 6.2.2 成核剂对泡孔质量的影响 |
| 6.3 超临界流体挤出物理发泡 |
| 6.4 回收碳纤维增强复合材料 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 已发表论文 |
| 合作出版着作 |
| 申请及已授权专利 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
（5）凹穴型复杂微通道换热器结构设计及流动与传热性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的和意义 |
| 1.2 微通道换热器结构设计研究进展 |
| 1.2.1 简单微通道结构研究进展 |
| 1.2.2 复杂微通道结构研究进展 |
| 1.3 微通道换热器流体流动与换热特性研究进展 |
| 1.4 微通道传热热力学研究进展 |
| 1.4.1 传热过程中场协同研究进展 |
| 1.4.2 传热热力学研究进展 |
| 1.5 论文研究主要内容 |
| 第二章 基于场协同原理的凹穴型微通道传热理论模型 |
| 2.1 传热热力学分析 |
| 2.1.1 场协同原理 |
| 2.1.2 凹穴型微通道熵产模型研究 |
| 2.1.3 凹穴型微通道热能传输效率模型研究 |
| 2.3 微通道流动与传热性能评价指标 |
| 2.3.1 流动特性评价指标 |
| 2.3.2 传热特性评价指标 |
| 2.4 直微通道与圆形凹穴型微通道数值模型 |
| 2.4.1 微通道物理模型 |
| 2.4.2 微通道仿真基本假设与网格划分 |
| 2.4.3 仿真边界条件 |
| 2.5 直微通道与圆形凹穴微通道模型验证 |
| 2.5.1 网格无关性验证 |
| 2.5.2 数值算法验证 |
| 2.6 直微通道与圆形凹穴微通道仿真结果与分析 |
| 2.6.1 流动性能分析 |
| 2.6.2 传热特性分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 凹穴型复杂微通道结构设计及仿真分析 |
| 3.1 凹穴形状对微通道性能影响分析 |
| 3.1.1 三种凹穴形状微通道物理模型 |
| 3.1.2 凹穴型微通道流动性能分析 |
| 3.1.3 凹穴型微通道传热性能分析 |
| 3.2 圆形形状对微通道性能影响分析 |
| 3.2.1 椭圆形凹穴微通道物理模型 |
| 3.2.2 椭圆形凹穴微通道流动性能分析 |
| 3.2.3 椭圆形凹穴微通道传热性能分析 |
| 3.3 凸肋圆形凹穴微通道性能分析 |
| 3.3.1 凸肋圆形凹穴微通道物理模型 |
| 3.3.2 凸肋圆形凹穴微通道流动性能分析 |
| 3.3.3 凸肋圆形凹穴微通道传热性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 凹穴型复杂微通道换热器仿真分析 |
| 4.1 凹穴型复杂微通道换热器结构设计 |
| 4.2 微通道换热器数值模型 |
| 4.2.1 微通道换热器三维模型 |
| 4.2.2 模型网格划分及控制方程 |
| 4.2.3 仿真边界条件 |
| 4.3 直微通道与凹穴型微通道换热器仿真结果与分析 |
| 4.3.1 流动性能仿真分析 |
| 4.3.2 换热性能仿真分析 |
| 4.4 凹穴参数对微通道换热器性能影响分析 |
| 4.4.1 三种凹穴形状对微通道流动与换热性能影响规律 |
| 4.4.2 圆形形状对换热器流动与换热性能影响规律 |
| 4.4.3 凸肋排布方式对换热器流动与换热性能影响规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 凹穴型复杂微通道换热器性能实验研究 |
| 5.1 凹穴型复杂微通道板制造 |
| 5.2 微通道换热器流动与传热性能测试方案设计 |
| 5.2.1 测试平台搭建 |
| 5.2.2 实验测试方案设计 |
| 5.3 直微通道与凹穴型微通道换热器实验结果与分析 |
| 5.3.1 流动性能实验研究 |
| 5.3.2 换热特性实验研究 |
| 5.4 凹穴参数对微通道换热器性能影响分析 |
| 5.4.1 三种凹穴形状对换热器流动与换热性能影响规律 |
| 5.4.2 圆形形状对换热器流动与换热性能的影响规律 |
| 5.4.3 凸肋排布方式对换热器流动与换热性能的影响规律 |
| 5.5 仿真与实验结果对比分析 |
| 5.5.1 三种凹穴形状对换热器的流动与换热性能的影响规律 |
| 5.5.2 圆形形状对换热器流动与换热性能的影响规律 |
| 5.5.3 凸肋排布方式对换热器流动与换热性能的影响规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（6）三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于圆管的强化流动传热研究 |
| 1.2.2 基于异型管的强化流动传热研究 |
| 1.2.3 三维肋管的研究现状 |
| 1.3 目前研究存在的不足 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 换热器流动传热数值模拟基本理论 |
| 2.1 传热概述 |
| 2.1.1 传热基本方式 |
| 2.1.2 三维肋管强化传热机理 |
| 2.2 换热器热力计算 |
| 2.2.1 传热计算 |
| 2.2.2 流阻计算 |
| 2.2.3 评价指标 |
| 2.3 数值模拟基本理论 |
| 2.3.1 基本控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型及近壁面处理 |
| 2.3.3 基本假设 |
| 2.3.4 数值方法 |
| 2.4 数值模拟概述 |
| 2.4.1 计算流体力学概念 |
| 2.4.2 计算流体力学软件介绍 |
| 2.4.3 计算流体力学的工作步骤 |
| 3 三维肋管单管流动换热特性数值模拟 |
| 3.1 数值计算模型 |
| 3.1.1 几何模型 |
| 3.1.2 网格划分及无关性验证 |
| 3.1.3 边界条件及模型验证 |
| 3.2 三维肋管单管的流动换热特性 |
| 3.2.1 流动阻力特性 |
| 3.2.2 换热特性 |
| 3.2.3 流动换热关联式拟合 |
| 3.3 肋结构参数优化分析 |
| 3.3.1 肋结构参数优化分析方法 |
| 3.3.2 肋参数对流动换热的影响规律分析 |
| 3.3.3 最优肋参数组合分析 |
| 3.3.4 最优肋参数三维肋管验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 三维肋管管束流动换热特性数值模拟 |
| 4.1 数值计算模型 |
| 4.1.1 几何模型及网格划分 |
| 4.1.2 边界条件及验证 |
| 4.2 三维肋管管束与光管管束对比 |
| 4.2.1 速度场对比 |
| 4.2.2 温度场对比 |
| 4.2.3 结果对比 |
| 4.3 管束排列方式的影响 |
| 4.3.1 速度场分析 |
| 4.3.2 温度场分析 |
| 4.3.3 传热与流阻分析 |
| 4.4 肋高的影响 |
| 4.4.1 速度场分析 |
| 4.4.2 温度场分析 |
| 4.4.3 传热与流阻分析 |
| 4.5 横向管间距的影响 |
| 4.5.1 速度场分析 |
| 4.5.2 温度场分析 |
| 4.5.3 传热流阻分析 |
| 4.6 纵向管间距的影响 |
| 4.6.1 速度场分析 |
| 4.6.2 温度场分析 |
| 4.6.3 传热与流阻分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 组合式三维肋管管束换热器强化传热数值模拟 |
| 5.1 数值计算模型 |
| 5.1.1 几何模型 |
| 5.1.2 网格无关性验证 |
| 5.2 流场及流动特性分析 |
| 5.3 温度场及换热特性分析 |
| 5.4 综合性能分析 |
| 5.5 场协同强化传热分析 |
| 5.5.1 对流传热的场协同理论 |
| 5.5.2 场协同角分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表论文及撰写论文目录 |
| B.作者在攻读硕士学位期间参加的会议 |
| C.作者在攻读硕士学位期间参与的项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（7）场协同原理在高超声速化学非平衡流动中的推广（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 高超声速化学非平衡流动传热场协同原理 |
| 1.1 笛卡尔坐标系下的层流流动 |
| 1.2 笛卡尔坐标系下二维湍流反应流动 |
| 1.3 笛卡尔坐标系下三维高超声速化学非平衡流动 |
| 2 数值方法及程序验证 |
| 3 数值校验 |
| 4 应用 |
| 5 讨论及分析 |
| 5.1 高超声速化学非平衡层流流动的场协同原理 |
| 5.2 高超声速化学非平衡湍流流动的场协同原理 |
| 5.3 高超声速热化学非平衡层流及湍流流动的场协同原理 |
| 5.4 高超声速层流及湍流流动的场协同原理的对比及分析 |
| 6 结论 |
（8）对流传热场协同原理在高速可压缩边界层流动中的推广（论文提纲范文）
| 1 不可压缩流与可压缩流对流换热的差异 |
| 1.1 对流换热特征上的差异 |
| 1.2 对流换热场协同分析上的差异 |
| 2 可压缩流动的对流换热场协同原理 |
| 2.1 笛卡儿坐标系下二维可压缩层流流动 |
| 2.2 笛卡儿坐标系下二维可压缩湍流流动 |
| 2.3 笛卡儿坐标系下三维可压缩流动 |
| 3 数值验证 |
| 4 场协同原理的推广 |
| 5 讨论及分析 |
| 5.1 可压缩层流流动的场协同原理 |
| 5.2 可压缩湍流流动的场协同原理 |
| 5.3 定压比热为常数的可压缩流动的场协同原理 |
| 5.4 不可压缩流动的对流换热的场协同原理 |
| 5.5 应用范围 |
| 5.6 不可压缩与可压缩流动场协同原理物理内涵的差异 |
| 6 结论 |
（9）空气横掠折线形肋柱数值模拟与场协同分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 换热器的概述 |
| 1.3 强化传热技术 |
| 1.3.1 强化传热技术概述 |
| 1.3.2 强化传热技术原理 |
| 1.3.3 强化传热技术进展 |
| 1.3.4 强化传热技术分类 |
| 1.4 强化传热的研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2. 场协同理论和强化换热评价标准 |
| 2.1 场协同理论的发展 |
| 2.2 场协同理论 |
| 2.3 强化传热评价方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 空气横掠肋柱群流动与传热特性数值模拟 |
| 3.1 数值传热学的兴起与发展 |
| 3.1.1 数值模拟方法的优点 |
| 3.1.2 数值模拟方法分类 |
| 3.2 CFD技术 |
| 3.2.1 CFD技术概述 |
| 3.2.3 CFD软件构成和应用工具 |
| 3.2.4 CFD计算格式 |
| 3.2.5 数值模拟计算程序 |
| 3.3 几何模型 |
| 3.3.1 圆形肋柱横截面的形状与尺寸 |
| 3.3.2 六边形肋柱横截面图形与尺寸 |
| 3.3.3 菱形肋柱横截面图形与尺寸 |
| 3.4 网格划分 |
| 3.4.1 网格结构优化 |
| 3.4.2 网格验证 |
| 3.5 物性参数及边界条件的确定 |
| 3.5.1 材料物性参数设置 |
| 3.5.2 边界条件 |
| 3.5.3 松弛因子和残差 |
| 3.6 数学模型 |
| 3.6.1 计算区域 |
| 3.6.2 湍流模型 |
| 3.6.3 控制方程 |
| 3.6.4 模拟模型验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4. 空气横掠肋柱群流动与传热特性分析 |
| 4.1 空气横掠肋柱群流动与传热特性的计算公式 |
| 4.2 空气横掠肋柱群流动云图对比分析 |
| 4.2.1 压力云图对比分析 |
| 4.2.2 温度云图对比分析 |
| 4.2.3 速度云图对比分析 |
| 4.3 肋型优选场协同分析 |
| 4.4 数值计算结果分析与讨论 |
| 4.4.1 换热量的对比分析 |
| 4.4.2 压降的对比分析 |
| 4.4.3 换热特性的对比分析 |
| 4.4.4 摩擦系数的对比分析 |
| 4.4.5 综合分析对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5. 空气横掠菱形肋柱换热关联式的建立和验证 |
| 5.1 菱形肋柱的流动换热准则关联式 |
| 5.1.1 准则关联式的影响因子 |
| 5.1.2 菱形肋柱的流动换热准则关联式 |
| 5.2 菱形肋柱的流动换热准则关联式的验证与误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6. 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）新型椭圆截面螺旋扭曲组合管换热特性的数值模拟（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 新型椭圆截面螺旋扭曲组合管换热特性数学模型 |
| 2 数值模拟精确性验证 |
| 3 计算结果与讨论 |
| 3.1 流场特性分析 |
| 3.2 组合比C对流动与传热的影响 |
| 3.3 长短径比A对流动与传热的影响 |
| 3.4 周期长度内直管段扭曲角度α对流动与传热的影响 |
| 4 结论 |
四、场协同理论在椭圆型流动中的数值验证（论文参考文献）
- [1]超临界压力CO2通道内流动换热特性研究[D]. 张海燕. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [2]乙烯裂解炉管内强化传热特性研究[D]. 张东昇. 常州大学, 2021(01)
- [3]基于流场调控的新型裂解炉管设计及其协同强化机制[D]. 柏德鸿. 华东理工大学, 2019(01)
- [4]场协同螺杆塑化过程流动特性与强化传热机理研究[D]. 鉴冉冉. 北京化工大学, 2019(01)
- [5]凹穴型复杂微通道换热器结构设计及流动与传热性能研究[D]. 侯亭波. 合肥工业大学, 2019(01)
- [6]三维肋管换热器流动及强化换热特性数值模拟[D]. 赵偲妍. 重庆大学, 2019
- [7]场协同原理在高超声速化学非平衡流动中的推广[J]. 刘景源. 宇航学报, 2018(08)
- [8]对流传热场协同原理在高速可压缩边界层流动中的推广[J]. 刘景源. 航空学报, 2018(01)
- [9]空气横掠折线形肋柱数值模拟与场协同分析[D]. 谢忱. 中原工学院, 2017(07)
- [10]新型椭圆截面螺旋扭曲组合管换热特性的数值模拟[J]. 田瑞娇,李文科,王计敏,黄飞祥. 能源工程, 2014(05)