简介:通过井筒向某地质结构内注入冷介质时,由于地温与冷介质之间存在温差,冷介质将通过井筒结构与土壤进行热量交换,最终导致冷介质冷量损失进而温度升高而达不到所需温度要求。因此,在施工前,需要对井筒进行冷量损失和沿井筒的温度分布的预测,为保冷结构设计以及井筒结构材料选型提供数据支持。由于注入冷介质的过程中,热量交换过程是一个非稳态传热过程,通常只能采用数值模拟来进行预测。为了简化数值模拟复杂的计算过程,采用准稳态的传热方法来构建单相冷介质通过井筒注入时的流动换热的物理数学模型,并开发了一个数值仿真软件。将仿真结果同商业软件FLUENT模拟结果进行了比较,表明温度分布和冷量损失基本一致,由此验证了所提模型的正确性和可靠性,为非工程热物理专业的工程技术人员提供能够预测低温工质在井筒流动与换热过程的仿真软件。
简介:采用格子Boltzmann方法模拟二维液滴在非均匀表面上的铺展。非均匀表面由两块面积相等但润湿性不同的均匀表面拼接而成,左半部分为亲水表面(θcq=35.00°),右半部分为疏水表面(θcq=115.00°)。液滴初始为圆形,位干亲疏水表面交界处。由于表面两侧平衡接触角民相差较大,铺展的Young驱动力Fy=γ18(cosθcq-cosθD)有显著差异,因而液滴左右呈现出不同的铺展规律。模拟结果显示,铺展可分为三个阶段:第一阶段,液滴向两侧铺展直至疏水侧铺展速度为0,但亲水侧铺展速度始终快于疏水侧;第二阶段,整个液滴向亲水侧运动,直到液滴右侧到达亲疏水表面交界处;第三阶段,液滴在亲水表面铺展直至平衡。当液滴初始位于亲水侧或疏水侧,且其质心与亲疏水表面交界处的横向距离小于50lu时,液滴呈现出三种不同铺展形式,然而由于亲水侧更大的Young驱动力,最终的平衡液滴均位于亲水侧。
简介:涟漪纹管是一种新型三维内外表面强化传热管,内径11.5000mm、外径12.7000mm,管壁表面有直径为3.5000mm的半球凹坑与高度为0.1778mm的涟漪花纹。工质R22在涟漪纹管内的质量流量设定为40~90kg/h,实验结果表明,涟漪纹管内对流传热努赛尔数(Nu)是相同雷诺数(Re)下光管的2.48倍。同时,对具有不同表面参数(凹坑直径0.0000到4.0000mm,花纹高度0.0000到0.2778mm)的涟漪纹管内湍流传热进行了数值模拟,结果显示,在所研究的范围内,管壁表面凹坑直径越大,Nu越大;花纹虽有助于提高传热效果,但花纹高度越大,Nu越小;而摩擦阻力随着凹坑直径与花纹高度的增大而增大。如果以基于相同泵功的强化因子η’评价其综合强化传热性能,则当凹坑直径为1.0000mm且无花纹存在时,管内的强化传热效果最好。
简介:为揭示不凝结气体对多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotube,MWCNT)纳米结构表面核态池沸腾过程的影响,使用气体沉积法(chemicalvapordeposition,CVD)在硅表面制作MWCNT纳米结构表面,并使用光滑硅表面进行对比实验研究。实验操作中,将驱气前后的工作液体应用于两种表面的池沸腾实验,传热表面过热度控制在0.O~35.0℃,工作液体过冷度分为40.0和50.0℃。实验结果表明,液体中含气量的变化对MWCNT纳米结构表面影响较小,而对光滑硅表面的影响较大;对比硅表面,MWCNT纳米结构表面能够有效提升沸腾传热效果,对于驱气后的工作液体提升效果更为明显。