基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析

基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析 摘要 换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工 业部门广泛使用的一种通用工艺设备。换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度 以满足工艺流程的需要，也是余热、废热回收利用的有效装置。鉴于换热器在工 业生产中的重要作用及其能耗较大的现状，改进和提高换热器的性能及传热效率 成为节能降耗的重要途径，将产生重要的经济和社会效益。目前，计算机仿真已 经成为一种重要的科研，我们可以利用计算机仿真进行换热情况的研究。 本论文首先阐述了换热器的发展特点及国内外的研究情况，其次对流体力学分 析从基本理论、处理问题的思路步骤和在软件SolidWorks中的应用进行了阐述， 并通过SolidWorks对套管式进行三维建模，利用流体分析工具Flow Simulation 插件对换热器进行动态分析。从而得到分析数据，数据主要利用图例从对称边界 条件、流体子区域、边界条件、固体材料、体积目标说明换热器的换热情况。 应用SolidWorks软件仿真可以降低研究成本，缩短产品的开发周期，提高工作 效率。 关键词: SolidWorks;Flow Simulation;换热器;三维建模;流体分析 - I - Analysis of heat exchanger efficiency based on the Solidworks flow simulation Abstract Heat exchanger is a universal process equipment of chemical, food, light industry and pharmacy, aerospace, nuclear and many other industrial departments. Heat exchanger not only can be reasonable adjustment process medium temperature to satisfy the need, but also can be process waste heat recovery and utilization device. Since heat exchanger in industrial production have the important role of the status of large energy consumption, improving the efficiency of heat exchanger performance and becoming the important way, energy consumption will produce an important economic and social benefits. At present, the computer simulation has become an important tool, we can use the computer simulation research of stamping safety. This paper elaborates the characteristics and development of heat exchanger and the research situation of physical analysis, secondly, the convection from basic theory, handling problems and application in software SolidWorks are expounded, and through three-dimensional type of casing SolidWorks modeling, Simulation of fluid Flow analysis tool for heat exchanger for dynamic analysis .To analyze data, using data from the symmetrical boundary conditions, and illustrations area, fluid boundary conditions, the solid material, the volume of the heat exchanger that goal. Application of SolidWorks software simulation studies to reduce costs, shorten product development cycles, improving work efficiency. Based on the three-dimensional modeling of the heat exchanger, heat exchanger can understand the basic structure of the heat exchanger . The motion simulation of - II - heat flow and application simulation method of simulation for safety and economic efficiency of heat exchanger follow-up study provides some reference. Key words:SolidWorks; Flow Simulation; heat exchanger; three-dimensional modeling;fluid analysis - III - 目录 摘要 ...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1 ................................................................................................... 1 1.1 课题背景 1.2 国内、外研究现状 ................................................................................... 1 1.3 研究内容、目的及意义 ........................................................................... 5 第2章 建模仿真方法 ........................................................................................ 7 2.1 三维建模 ................................................................................................... 7 2.2 SolidWorks 软件简介 ............................................................................... 8 2.2.1 系统简介 ............................................................................................ 8 2.2.2 系统要求 ............................................................................................ 9 2.3 Solidworks软件建模 ............................................................................... 10 2.4 模拟仿真 ................................................................................................. 12 换热器的建模 ...................................................................................... 13 第3章 3.1 换热器模型的建立 ................................................................................. 13 3.1.1 模型的简化 ...................................................................................... 13 3.1.2 建模方案 .......................................................................................... 13 3.1.3 换热器主要零件模型的建立 .......................................................... 14 3.1.4 换热器盖体的建立 .......................................................................... 17 3.2 换热器模型的装配 ................................................................................. 18 3.2.1 装配体基本操作方法 ...................................................................... 18 3.2.2 换热器的装配 .................................................................................. 18 第4章 应用Flow Simulation进行数值模拟及验证 ..................................... 21 4.1 套管式换热器换热系数的计算公式 ..................................................... 21 4.2 创建Flow Simulation数值仿真项目 .................................................... 21 4.2.1 创建项目 .......................................................................................... 21 4.2.2 定义流体子区域 .............................................................................. 23 4.3 定义边界条件 ......................................................................................... 25 4.3.1 定义边界范围 .................................................................................. 25 4.3.2 定义固体材料 .................................................................................. 26 4.3.3 定义体积目标 .................................................................................. 26 4.4 验证数据及观察图形 ............................................................................. 27 4.4.1 运行计算 .......................................................................................... 27 - IV - 4.4.2 观察目标 .......................................................................................... 27 4.4.3 创建切面云图 .................................................................................. 28 4.4.4 显示流动迹线 .................................................................................. 29 4.4.5 表面参数计算 .................................................................................. 30 4.4.6 计算热交换系数 .............................................................................. 31 4.4.7 定义参数显示范围 .......................................................................... 32 结论 .................................................................................................................... 34 致谢 .................................................................................................................... 35 参考文献 ............................................................................................................ 36 附录 .................................................................................................................... 38 - V - 绪论 第1章 1.1 课题背景 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。套管换热 器是使两种或多种流体之间进行能量交换的设备，是化工、制冷等系统中广泛应 用的换热器。其具有结构紧凑、耐高压、传热强度大的特点，被大量应用于冷热 水机组。 目前套管式换热器占据着换热器市场37%，在电厂热力系统、冶金、炼钢、制 冷、化学等工业中应用极为广泛，并在这些行业中发挥着重要的作用。套管式换 热器性能的高低对于这些高耗能行业的节能具有重要的意义，同时也是这些行业 节能战略的重要突破点。因此，套管式换热器多年以来一直是人们关注的焦点， 他们通过不同的方法来提高换热器的换热性能。许多企业在家用空调设计时会采 用套管换热器与翅片管换热器配合使用，以提高系统整机效能。只有准确地预测 换热器性能，掌握换热器的换热效率，才能进一步优化设计并提高系统的性能。 根据现有实验表明，在实际运行过程中，换热器的各种条件不会一成不变，时刻 处于不稳定状态。如何控制换热器运行在最佳工况，需要对换热器的动态特性进 行研究[1]。 同时，从外部环境来看，近年来，能源资源问题日趋严重，随着人们对可持续 发展重要性的认识，节能意识的不断提高，就对换热效率提出了更高的要求。作 为重要的能量交换设备的换热器，它的效率的提高无疑对于能源的有效利用有重 要意义[2]。 传统的换热器设计方法往往由于经验估算精度差，样机的设计修改、制作与测 试的次数较多，而造成开发周期过长、开发费用巨大，并且很难使开发的产品达 到最节能、节材的设计效果。而采用计算机仿真的方法，以换热器内部传热传质 机理为理论依据，在计算机上建立换热器模型，可以减少对实际样机测试的依赖 程度，这将大大提高对换热器性能预测的快速性和准确性，所以已经成为现代产 品设计的主要发展方向[3]。 1.2 国内、外研究现状 尽管计算机及其应用技术已经深入换热器研究开发的各个方面，特别是CFD 技术大大促进和推动了换热器研究设计技术的升级发展，但是实验研究依然在换 热器研究开发过程中扮演着重要角色，将理论分析、实验研究、CFD数值模拟 三者结合以相互补充，是研究换热器问题的理想而有效的手段。换热器研究开发 和设计中往往需要必要的实验环节，对数值模拟 - 1 - 结果的准确性和精度进行验证，甚至需要根据实验数据与数值模拟数据的对比结果，修正和调整数值模拟的方法，诸如网格尺寸和划分方法、物理模型和控制参数的选取等，以期在数值模拟的计算速度、准确性、稳定性和精度等方面获得最佳方案。因为以上因素在换热器数值模拟过程中极其关键，不同的网格尺寸和划分方法、尤其是物理模型和控制参数的不同选取方案，数值模拟的结果往往是有所差别的;又如目前较为常用的、用于换热器壳程数值模拟的多孔介质模型，涉及到的分布阻力、分布热源等重要参数，若根据经验来确定，不易把握其准确性，只能通过实验确定。在无法通过经验或理论分析等方式预估换热器内流体流场和温度场的真实特性时，如在进行新的换热器结构开发和性能测试过程中，实验验证将是确保数值模拟结果准确性和精度的必要手段。由于换热器内部结构的复杂性，长期以来换热器包括管壳式换热器的研究和开发都是采用实验的方法，建立实验模型，测量实验数据，进行数据处理，然后回归出换热器的传热与流动阻力等计算关联式，并将其应用于换热器的工程设计中。很显然，实验方法具有直观、真实、可靠的特点，对于认识和探索换热器内的流动及换热特性都能起到非常重要的作用。换热器的种类是很多的，弄清换热器种类对换热器模拟来说也是十分重要的[4]。 1(换热器的发展及特点 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。换热器是化工，石油，动力，食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中间壁式换热器应用最多[5]。 (1) 间壁式换热器 结构简单;但其加热面 夹套式换热器:这种换热器是在容器外壁安装夹套制成, 受容器壁面限制，传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体 - 2 - 受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 沉浸式蛇管换热器:这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状， 并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。 喷淋式换热器:这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。另外，这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用。因此。和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。 套管式换热器:是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成.在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大。另外，在套管换热器中,两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便(可根据需要增减管段数目)。特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。 管壳式换热器:是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 (2)混合式换热器:混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 (3)蓄热式换热器:蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以储蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子(有时用金属波形带等)。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的 - 3 - 场合[6]。 模拟换热器的动态过程必须要求仿真软件具有如下的特性: 要求空调换热器仿真的基础模型和算法必须具备一定的通用性，以模拟不同工质、不同结构的空调换热器的性能，并能够正确反映换热器在不同工况下的性能。 为最大程度发挥仿真技术的实用价值，在软件的开发过程必须兼顾稳定、速度和精度。现有的换热器仿真大多对模型做了各种简化，有些忽略了管壁的轴向导热，有些忽略了翅片间相互导热，有些忽略了流体压降等。很遗憾的是，目前也没有一个通用的换热器模型能够同时适用于蒸发器和冷凝器两种工况，并综合考虑析湿工况和湿表面工况对换热器性能的影响。而现有求解换热器模型的算法一般分为两种，一种是通过质量来调整流体压力，另一种是通过质量流量来调整流 体压力。前者侧重于换热器整体性能参数的求解，但无法准确描述参数的沿程变化，所以在求解换热器动态分布参数模型的时候，大量学者在都采用了后一种算法。但该算法的稳定性很大程度上受压力迭代初值的影响，在压力迭代初值假设偏离真实压力较大的情况下，算法的稳定性会恶化[7]。 管壳式换热器的研究也是最早开始于实验研究。从1947年起，Begrelni和Culmu便开始了管壳式换热器的实验研究，观察了管束排列、折流板切割高度及间距、泄漏、旁路对壳侧压降和换热的影响，得到了大量实验数据。1957年，Gupat首次利用跟踪粒子较粗略地显示了玻璃换热器壳侧流动情况。1998年，Li采用流场可视化技术进行研究。下弓形折流板换热器第一个折流板隔段的流体流动现象，并以传质类比传热的方法分析了其传热规律。2002年，Klade等利用流场可视化技术研究了针翅表面强化管。工况下用于紧凑式换热器的强化传热，验证了该强化表面管的强化传热性能。美国PhiniPs石油公司于70年代首先研制成功了折流杆换热器，经较大范围的实验测试，得到了折流杆换热器设计的准数关系式。 董其伍、刘敏珊等研究了纵流式换热器在气一气、气一液等介质无相变、有相变工况下流体流动与传热性能，并得到了目前已用于工程设计的湍流状态下传热系数准数关联式和流动阻力准数关联式。钱颂文等对三种纵流式管束支撑结构进行了实验研究，证明采用变截面扭曲管、绕丝管和光管的混合管束自支撑结构，管程和壳程的传热同时得到强化。罗运禄等对五种支撑条件下气流纵向冲刷和一种弓形折流板支撑气流横向冲刷横纹槽管束的流动和传热性能进行了实验研究，发现横纹槽管束的最佳支撑结构为空心环或弹性波形薄片。曾舟华等对各种异形孔板与弓形折流板进行了对比实验研究，得到了相对于弓形折流板的最佳孔板形式。近年来，激光多谱勒测速仪L(Dv)粒子图像测速仪(Plv)等先进实验和测试仪器在流体力学学科的深入应用，为换热器实验研究提供了强有力的实验手段，极大地提高了换热器的实验测试能力，进一步推动了换热器实验研究向着 - 4 - 高精度、高效率和数控化方向发展。实验研究固然有其优点，但实验研究周期长、实验过程费用较高，受多方面因素限制，实验模型经过简化后，与工程应用中换热器原型尺寸和结构差别往往较大，难以完全相似，不可避免地存在着原始缺陷与误差，难以进行放大设计和优化设计，且测量误差的存在对测量仪器及测量人员的测量经验都有较高的要求。因此随着换热器向着大型化、高参数化不断发展，单纯依靠实验研究方式已不能很好地适应换热器的研究和开发需要。除实验方法之外，人们越来越认识到寻求一种节省投资、减少浪费且方便可行的研究和开发方式对于进一步深入研究换热器的重要性。基于一定实验数据的数值模拟是获得复杂物理问题详细解的一种节约投资、减少浪费、方便可行的途径[8,9,10]。 Solidworks是基于Windows平台的三维实体特征建模软件系统，是微机版参数化特征造型软件的新秀，利用了多种流行技术，如草图生成器与面向对象技术，且系统具有可扩展性和集成能力，采用Parasolid作为几何平台和DCM作为约束管理模块，底层功能得到了专业机构的支持，技术相对成熟，具有很强的稳定性。采用特征树和装配树来直观管理产品的设计过程，有严密的几何和尺寸约束关系，清除区分欠约束和全约束，零件、装配图和二维图全程共享关联性约束，它的设计数据100%可以编辑，尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改;Solidworks具有特征管理器，复杂零部件的细节和局部设计安排条理清晰明了， 操作简单;Solidworks的全相关技术使得零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同步;Solidworks能自动进行动态约束检查，具有强劲复杂曲面造型能力，能设计表面形状复杂的船体曲面和各种曲面零件;Solidworks既可以先设计立体的饭金零件也可以按零件的平面展开图进行设计。由于以上特点，Solidworks已成为目前微机平台上的主流三维机械设计软件。 2(换热系数的计算方法:使用flow simulation来测定逆流式热交换器的效率，并观察里面的温度和流体模式。通过流体和温度样式，可以使用flow simulation 来直接决定热交换器效率。设计师能借此理解整个物理过程的情况下改善他们的设计。最方便了解热交换器性能的方法就是两侧从高温流体到另一低温流体的过程中，转移了多少热“效率”。如果在所有流体的初始温度是已知的，那么效率就可以决定。因此，只要指定入口温度，就可以很容易的得到出口温度[11]。 1.3 研究内容、目的及意义 本课题要利用计算流体力学软件，通过对管壳式换热器内流体流动和换热进行数值模拟，计算出换热器内的流动和换热系数的大小。具体的任务如下: 1(选择套管式换热器进行性能研究，对它们的物理意义和应用范围进 - 5 - 行研究，从中选出适用于供热系统中换热器的参数。 2(应用SolidWorks软件对换热器主要部分进行三维建模，再利用转配过程组成一个完整的套管式换热器。 3(通过研究模拟得到的可视化速度场、温度场、压力场，可以清楚地看到壳侧流体复杂的运动和换热，分析比较不同的折流板结构下壳侧流体的流动和换热情况。 4(对套管式换热器的热效率进行优化。 - 6 - 第2章 建模仿真方法 2.1 三维建模 建立系统模型的过程。又称模型化。建模是研究系统的重要手段和前提。凡是用模型描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模。图描述的关系各异，所以实现这一过程的手段和方法也是多种多样的。可以通过对系统本身运动规律的分析，根据事物的机理来建模;也可以通过对系统的实验或统计数据的处理,并根据关于系统的已有的知识和经验来建模。还可以同时使用几种方法。 系统建模主要用于三个方面。 1(分析和设计实际系统。例如工程界在分析设计一个新系统时，通常先进行数学仿真和物理仿真实验，最后再到现场作实物实验。数学仿真比物理仿真简单、易行。用数学仿真来分析和设计一个实际系统时，必须有一个描述系统特征的模型。对于许多复杂的工业控制过程，建模往往是最关键和最困难的任务。对社会和经济系统的定性或定量研究也是从建模着手的。例如在人口控制论中，建立各种类型的人口模型，改变模型中的某些参量，可以分析研究人口政策对于人口发展的影响。 2(预测或预报实际系统的某些状态的未来发展趋势。预测或预报基于事物发展过程的连贯性。例如根据以往的测量数据建立气象变化的数学模型，用于预报未来的气象。 3(对系统实行最优控制。运用控制理论设计控制器或最优控制律的关键或前提是有一个能表征系统特征的数学模型。在建模的基础上，再根据极大值原理、动态规划、反馈、解耦、极点配置、自组织、自适应和智能控制等方法，设计各种各样的控制器或控制律[12]。 系统建模主要用于3个方面对于同一个实际系统，人们可以根据不同的用途和目的建立不同的模型。但建立的任何模型都只是实际系统原型的简化，因为既不可能也没必要把实际系统的所有细节都列举出来。如果在简化模型中能保留系统原型的一些本质特征，那么就可认为模型与系统原型是相似的，是可以用来描述原系统的。因此，实际建模时，必须在模型的简化与分析结果的准确性之间作出适当的折衷，这常是建模遵循的一条原则。现在应用建模和模拟的软件有很多，应用比较多的有CAD、CAE软件。 计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量 - 7 - 的计算、分析和比较，以决定最优方案;各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的SolidWorks 软件简介 2.2.1 系统简介 Solidworks是基于Windows平台的三维实体特征建模软件系统，是微机版参数化特征造型软件的新秀，利用了多种流行技术，如草图生成器与面向对象技术，且系统具有可扩展性和集成能力，采用Parasolid作为几何平台和DCM作为约束管理模块，底层功能得到了专业机构的支持，技术相对成熟，具有很强的稳定性。采用特征树和装配树来直观管理产品的设计过程，有严密的几何和尺寸约束关系，清除区分欠约束和全约束，零件、装配图和二维图全程共享关联性约束，它的设计数据100%可以编辑，尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改;Solidworks具有特征管理器，复杂零部件的细节和局部设计安排条理清晰明了，操作简单;Solidworks的全相关技术使得零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同Solidworks能自 - 8 - 动进行动态约束检查，具有强劲复杂曲面造型能力，能设计表面形状复杂的船体曲面和各种曲面零件;Solidworks既可以先设计立体的饭金零件也可以按零件的平面展开图进行设计。由于以上特点，Solidworks已成为目前微机平台上的主流三维机械设计软件[14,15]。 2.2.2 系统要求 运行 SolidWorks 产品的系统硬件和操作系统要求。所支持的Microsoft Windows? 操作系统如表2-1，对操作系统的要求如表2-2，SNL(SolidWorks [16] 网络许可证)服务器要求如表2-3。 表2-1SolidWorks所支持的操作系统 经过认证的 OpenGL 工作站图形卡和驱动程序。 要查看经过测试和认证的图形卡及驱动程序组合列表，请访问图形卡 和系统网站。 Intel? 或 AMD? 处理器 基于 Apple Macintosh? 的计算机支持 eDrawings? 鼠标或其他定点设备 DVD 驱动器 Microsoft Excel 2002、2003 或 2007 Internet Explorer 6.x 或更高版本 Adobe Acrobat 7.0.7 或更高版本 视频 CPU 其他 网络 SolidWorks 只是在 Microsoft 的 Windows Networking 和 Active Directory 网络环境中进行了测试 - 9 - 表2-3 SNL服务器列表 需要有 USB 或并行端口(SolidWorks 2010 以前的版本) SNL 不支持虚拟服务器 Microsoft Windows XP Professional、Windows Server 2008? 或 Windows Server 2003?(推荐) DVD 驱动器或支持 Internet 的网络连接 2.3 Solidworks软件建模 SolidWork的建模思路是由草图到特征再由特征到实体，或者说是从2D到3D。草图是由点、直线、圆弧等基本几何元素构成的封闭的或不封闭的几何形状。草图中包括形状、几何关系和尺寸标注三方面信息。草图分为2D和3D两种。大部分SolidWorks的特征都是由2D草图绘制开始。草图是三维设计的基础，必须十分熟练的掌握。基准面在草图的绘制及特征的生成过程都是至关重要的。所有草图都应建立在基准面之上，SolidWorks默认的3个基准面为前视、上视及右视。 SolidWorks是基于特征的实体造型软件。“基于特征”这个术语的意思是:零件模型的构造是由各种特征来生成的，零件的设计过程就是特征的累积过程。所谓特征是指可以用参数驱动的实体模型。通常，特征应满足如下条件: 1(特征必须是一个实体或零件中的具体构成之一。 2(特征能对应于某一形状。 3(特征应该具有工程上的意义。 4(特征的性质是可以预料的。 改变与特征相关的形状与位置的定义，可以改变与模型相关的那些形状关系。对于某个特征既可以将其与某个已有的零件相联结，也可以把它从某个已有的零件中删除，还可以与其他多个特征共同组合创建新实体[17]。 SolidWorks按创建顺序将构成零件的特征分为基本特征和构造特征两类。最先建立的那个特征就是基本特征，它常常是构成零件最重要的特征。在建立好基本特征后，才能建其他各种特征，基本特征之外的这些特征统称为构造特征。另外，按照特征生成方法的不同，又可以将构成零件的特征分为草绘特征和放置特征。 草绘特征是指在特征的创建过程中，设计者必须通过草绘特征截面才能生成的特征。创建草绘特征是零件建模过程中的主要工作。放置特征是系统内部定义好的一些参数化特征。创建过程中，设计者只要按照系统的提示，设定各种参数即可。 一个零件的建模过程，实际上就是许多个简单特征相互之间叠加、切割或相交的操作过程。而特征的建立又是在草图的基础上通过拉伸、旋转、扫描放样等特征实现，因此一个零件的实体零件建模的基本过程可以由以 - 10 - 下如下几个步骤组成: 1(选择基本面 基本面是实体建模的第一步，一切草图及实体都是通过面来确定或约束的。建模前可以选择系统定义的前视、上视及右视三个基准面，也可以通过特征工具栏中的 “参考几何体”选项的下拉选项“基准面”对原有基准面进行平移、旋转等操作来自定义基准面。 2(绘制草图，给草图定义参数。绘制草图一般所用的工具如表2-4。 表 2-4草图说明 3(在草图的基础上生成草图特征或直接生成放置特征。生成特征的基本工具:见表2-5。 表2-5特征说明 - 11 - 这样一个零件就建模完毕，选择名为“SLDPRT”[18]。 “保存”，保存好零件，零件的扩展 2.4 模拟仿真 在SolidWorks三维建模软件中有对流体进行数值模拟的插件Flow Simulation。Flow Simulation是一个建构在超过55年流体研究基础的全新学理，特别适合不具有流体仿真专业背景的工程师。它排除了过程中的推测，对于陈述目标只要求最少的信息，然后银铃用户一步步的进行分析，得到可信赖的工程答案。 Flow Simulation适用的是流体力学及传热学上完整的控制方程，并不是一组简单或者低精度的方程，这导致其应用时广泛的。例如，电子装置(计算机、影音设备等)设计师，可通过他们来设计传品的对流和传导仿真，意检验冷却效果是否效率。陆海空等方面的交通工具设计师，则可借助分析诸如刹车系统、引擎冷却封套、机翼周围或通过火箭喷嘴的流体，或是沉浸在液体中的物体状态等，以令其达到嘴角效率，得到最大的成本。水力或空气力学系统的制造商更可通过它 来仔细观察流体分布于压力降，进而改善他们的设计。HAVC冷暖空调设备制造商则可以通过输水管的流体和热交换器分析，用来决定输水管位置的流体与温度分布状况等，以让产品效能优化。化工制程或油品工业可以通过气门或混合管的流体分析来更加了解设计成果[19]。 - 12 - 第3章 换热器的建模 3.1 换热器模型的建立 3.1.1 模型的简化 实际上，工程问题往往是非常复杂的，形状各异，支承边界形式繁多，而且复杂的计算模型虽然具有较高的准确性，但会相应地增加前处理、数据准备工作和计算机的运算时间，使计算效率大大降低，因此就要求在建立计算模型过程中，作种种必要的简化。然而这种简化的结果，使得计算模型只能近似地反映工程实际问题，或者说计算模型在不同程度上都具有一定的近似性。一般来说这种计算模型模拟工程实际问题所带来的误差(即离散误差)要比有限单元法本身的计算误差大得多。所以，结构有限单元法分析结果的准确性主要是取决于计算模型的准确性，在简化计算模型时，首要的是考虑保证计算模型的准确性，其次适当兼顾其经济性[20,21]。 3.1.2 建模方案 本论文中主要研究的是套管式换热器的SolidWorks flow simulation 分析，所以此次建模主要实体模型是套管式换热器。见图 3-1。 图3-1 换热器模型 - 13 - 3.1.3 换热器主要零件模型的建立 启动SolidWorks 2009软件，打开界面后点击【文件】，选择【零件】后确定。选择前视基准面为作图基准面，单击【草图绘制图标】，绘制2个圆，再单击【智能尺寸】，把圆的直径分别设置为100和120。如图 3-2。 图3-2 换热器中心管体 再单击特征中的【拉伸土台/集体】，在弹出的对话框中方向1下的【D1】设置为720，如图，单击设计树中的【前视基准面】，再点击【插入】里的 【参考集合体】的【基准面】，在弹出的对话框中的【长度】后面输入100，单击确定，于是【基准面1】得以确立，选择【基准面1】使其正式于，单击【草图】中的【圆】，以中心基准点画2个圆，点击【智能尺寸】并确定直径分别为120和240，再单击【特征】中的【拉伸土台/集体】，在弹出的对话框中的D1后面输入10，单击确定，得到图 3-3。 图3-3 换热器中心管体和壁面 选择设计树中的【前视基准面】，在此基础上选择【插入】里的【参考集合体】的【基准面】在弹出的对话框中的【长度】后面输入110，单击确定，于是【基准面2】得以确立，选择【基准面2】使其正视于，单击【草图】中的【圆】，以中心基准点画2个圆，点击【智能尺寸】并确定直径分别为240和220，再单击【特征】中的【拉伸土台/集体】，在弹出的对话框 - 14 - 中的D1后面输入500，单击确定 选择设计树中的【前视基准面】，在此基础上选择【插入】里的【参考集合体】的【基准面】。在弹出的对话框中的【长度】后面输入610，单击确定，于是【基准面3】得以确立，选择【基准面3】使其正视于，单击【草图】中的圆【】，以中心基准点画2个圆，点击【智能尺寸】并确定直径分别为240和120，再单击【特征】中的【拉伸土台/集体】，在弹出的对话框中的D1后面输入10，单击确定，得到图 3-4。 图3-4 换热器主要换热部分 现在换热器的进气管的主体部分就完成了。接下来建模进水管路的部分。选择设计树中的【上视基准面】，在此基础上选择【插入】里的【参考集合体】的【基准面】在弹出的对话框中的后面输入240，单击确定，于是 【基准面4】得以确立。 选择【基准面4】使其正视于，单击【草图】中的【圆】，以中心基准点画2个圆，点击【智能尺寸】并确定直径分别为100和120，建立直径分别为100和120的2个圆，再用【智能尺寸】单击圆心和外管侧壁1，输入 80。再以同样的方法确定2个100和120直径并以外管侧壁2的距离为80。单击【特征】中的【拉伸土台/集体】，在弹出的对话框中方向1后输入0.001，方向2后输入160，得到图3-5。 然后把流水管贯穿，选择【基准面4】使其正视于，单击【草图】中的的【圆】，以刚才2个圆心继续画圆，直径都设置为100，单击【添加几何约束】将2个圆也前面的4个添加【同心】约束。选择【特征】中的【拉伸切除】在【给定深度】下的【D1】输入160，此刻通气管部分就连通了，再把管体中突出的部分切除。 - 15 - 选择设计树中的【基准面4】使其正视于，单击【草图】中的【圆】，画2个圆，点击【智能尺寸】并确定直径分别为120和220，单击【草图】中的【添加几何约束】在弹出的对话框中【同心】约束，单击平【特征】中的【拉伸切除】，单击右键选择【旋转视图】调整视野，在【拉伸】对话框中的【方向1】中的【长 ，单击【确定】得到图3-5 度】后面输入500 [22]。 图3-5 管内未连通的整体模型 最后把流通气体管道和主体管道之间接触的部分就行圆角过度。选择 【特征】中的【圆角】，用鼠标单击通气管和主体管相连接的部分。在弹出的对话框中在【圆角项目】下的后面输入20，其他的部分默认，单击，圆角就生成了，另一个连接部分也用这用方法做，这样套管换热器的三维建模部分就完成了，见图3-6。 - 16 - 图3-6 连通的换热器整体模型 3.1.4 换热器盖体的建立 打开界面后点击【文件】，选择【零件】后确定。选择前视基准面为作图基准面，单击草图绘制图标【圆】，绘制4个圆，再单击【智能尺寸】，把圆的直径设置为100。再单击特征中的【拉伸凸台】，在弹出的对话框中方向1下的【D1】设置为20，这样4个换热器的盖体就建完了，如图 3-7。 图3-7 4个盖体模型 - 17 - 3.2 换热器模型的装配 3.2.1 装配体基本操作方法 装配体的零部件可以包括独立的零件，也可以是其他的装配体。对于大多数的操作，两种零部件的行为方式是相同的。零部件被连接到装配体文件，装配体文件的扩展名为“.sldasm”。 将一个零部件放入装配体中时，这个零部件文件会与装配体文件产生连接的关系。所以装配体文件不能单独存在，要和零部件一起存放才有意义，同时对零部件文件将进行的任何改变都会更新装配体[23]。 装配的设计方法有两种;自上而下和自下而上设计法。 1(自上而下设计方法 自上而下设计法从装配体中开始设计工作，这是两种设计方法的不同之处。此种方法可以使用一个零件的几何来帮助定义另一个零件，或生成组装零件后才添加的加工特征。可以将布局草图作为设计的开端，定义固定的零件位置和基准面等，然后参考这些定义来设计零件。 例如，可以将一个零件插入到装配体中，然后根据此零件生成一个夹具。使用自上而下设计法在关联中生成夹具，可参考模型的几何体，通过与原零件生成一个夹具。使用自上而下设计法在关联中生成夹具，可参考模型的几何体，通过与元零件建立几何关系来种植加护的尺寸。如果改变了零件的尺寸，夹具会自动更新。 2(自下而上设计方法 自下而上设计法是比较传统的方法。在自下而上设计中先生成零件并将之插入装配体。然后根据设计要求配合零件。当使用以前生成的不在线的零件时，自下而上的设计方案是首选的方法。 自下而上设计法德另一个优点是因为零件时独立设计的，与自上而下设计法相比，他们的相互关系及重建行为更为简单。使用自下而上设计法可以专注于单个零件的设计工作。当不需要要建立控制零件大小和尺寸的参考关联时，则此方法较为适用[24]。 3.2.2 换热器的装配 单击【准备】工具栏上的【新建】按钮，弹出【新建SolidWorks文件】对话框，选择【装配体】图标，如图3-8。 - 18 - 图3-8 进入装配体界面 单击【确定】按钮，进入装配体窗口，单击【装配体】工具栏上的【插入零部件】按钮，或选择【插入】/【零部件】/【现有零件/装配体】命令，弹出【插入 零部件】属性管理器。单击【浏览】选择“换热器主体.sldasm”和“盖体.sldasm”得到如图 3-9。 图3-9 装配过程 - 19 - 最后用【移动零部件】和【旋转零部件】将换热器装配好，如图3-10 ，最后得到如图3-11 图 3-10 移动零部件插件和旋转零部件插件 图3-11 装配完的换热器模型 - 20 - 第4章 应用Flow Simulation进行数值模拟及验证 4.1 套管式换热器换热系数的计算公式 Flow Simulation可以用于研究许多工程设备的流体流动和热交换。在这个例子中我们使用Flow Simulation确定一个逆流热交换器的效率并且观察其 T热流体入口温-T度热流体出口温度T热流体入口温,度T冷流体出口温 度 (4-1) 入入口,T温冷度流-口T温冷度流体体出出口口温度度 温 (4-2) (当热流容率高于冷流容率时) 其中，容率(capacity rate)是质流率(mass flow rate)和比热(specific heat capacity)的乘积;C(容率)=m(质流率)*c(比热)。这个项目的目标是计算逆流热交换器的效率。此外，我们也要确定热交换器中心管壁的平均温度。获得的管壁温度可以用于进一步的结构和疲劳分析[25]。 4.2 创建Flow Simulation数值仿真项目 4.2.1 创建项目 创建项目相当于在Flow Simulation中定义了一个流体的实验，并对一般的实验参数进行了定义，如定义了流体的类型，材料，传热系数等。在创建完一个项目以后就可以对已有的模型进行模拟实验了，所以创建项目是首要的。 使用【向导】，在【单元】对话框中使用默认的国际单位制SI。因为在流体力学和传热学中都是采用SI的国际单位制。 在分析类型对话框的物理特性选项中，选择【固体传热】。默认情况下， - 21 - SolidWorks 不考虑固体内导热，而仅仅对流体以及流体和壁面之间进行分析【也就是对流】。选择【固体传热】选项可以考虑对流和导热热交换，也就是耦合热交换。在这个项目中我们除了分析整个模型壁面和流体之间的热交换，还要分析固体内部的导热过程。因为此次模型中使用了两种流体 【水和空气】，展开液体文件夹并且增加水之后展开气体文件夹并且增加空气到Project Fluids列表。检查默认流体类型是液体，见图 4-1。. -1 向导中液体选项 图4 固体传热:在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程。 因为在向导的【分析类型】中选择了【固体传热】，所以默认固体对话框会出现在对话框中，定义了应用到所有固体元件的默认固体材料。对于一个具体的元件定义一个不同的材料，需要为这个元件创建一个固体材料条件。把【不锈钢】使其成为默认材料[26]。 在【壁面条件】对话框，选择【传热效率】作为【默认外部壁面热条件】。设置【传热效率】值为5W/m2?K。在这个项目中虽然有流体与壁面摩擦所带来的热的损耗但我们不考虑壁面粗糙度，这样可以简化运算，又不影响运算的精度，而且作为一个孤立系来讲热量又未损失。所以不考虑壁面粗糙度。通过定义流体参考温度和热交换系数值可以确定模型外表面 - 22 - 和与流体的热交换量，如图4-2。 图4-2 向导中的单位选项 在【热力学参数】下的【内部条件】对话框中对应的【压力】框中输入2 atm。此处的2 atm只是对换热器中压强进行简单的假设，是为了得出在此情况下的换热系数，具体的换热系数需要具体的内部压强。 在【结果和几何结论】对话框，我们接受默认的result resolution level 3和默认的最小间隙尺寸和最小壁面厚度[27]。在完成【向导】后，可以使用Flow Simulation 分析树完成项目的定义。首先可以利用热交换器的对称性来减少CPU计算时间 和内存要求。因为这个模型是对称的，所以切为半个模型，然后在对称切面处使用对称的边界条件。 4.2.2 定义流体子区域 因为已经在向导中选择【液体】作为【默认流体类型】并且以【水】作为【默认流体】，所以需要为管子内部热空气通过的区域定义另一种流体类型和选择另一种流体【空气】。这样可以通过创建【流体子区域】来达到这个目的。当定义【流体子区域】参数，我们要指定【气体】作为选定区域的流体类型。在选择流体区域Air作为流体并且初始的温度为600 K、流速为10 m/s。 在一个流动区域内定义流动子区域，必须定义区域边界面上的边界条 - 23 - 件。也就是，在固体和流体接触面上的边界条件。这个定义在区域边界上的流体子区域将被应用到整个流体区域Project fluids并且已经选择了合适的流体类型，所以它将作为流体子区域的流体。在【流动参数】下的【在z轴方向的速度】框定义为-10。这是定义了再z轴负方向上的速度值。在 【热力学参数】下的【压强】框中定义为1 atm。定义了流体子区域的压力。在【热力学参数】下的【温度】框中定义为600。 Flow Simulation允许定义初始的流动参数，初始的热力学参数，和初始湍流参数。这些设置将被应用到定义的流体子区域。这些初始条件不是必须的，并且热空气的入口参数通过边界条件来定义，定义它们之后可以加快收敛[28]。 24 - - 4.3 定义边界条件 4.3.1 定义边界范围 图4-4 计算区域尺寸 应用【流体分析】，【计算区域】，如图4-4。在 X 轴输入0。选择X列表里选择对称。因为根据换热器的特点，它的图形2边都是对称的，所以选择对称的方法来模拟不但可以很真实的反应出内部的流体情况也可以减轻计算机的运算量。 边界条件:当用一个微分方程描述一个化工设备的特性和各种参数间的关系时，求解这个方程必需知道这个设备的起始边界(如入口处)和终止边界(如出口处)的状态(如温度、压力、浓度等)。这些状态参数的大小称为边界条件。 在【边界条件】中。接受默认的【内部质量流】边界条件和默认的 【坐标系】以及【基准轴】。设置【质量流量】项流量为0.01 kg/ s。因为对称平面把开口也对分，需要定义为实际质量流量的一半。这就把换热器中的流量确定了，如图4-7。这个边界条件定义了流体以0.02 kg/s质量流量和温度 293.2 K 进入到不锈钢热交换器中。之后，定义流体出口处【外部压强】边界条件。确定下【内部边界条件】。在【边界条件类型】中选择【外部压强】项。接受【向导】中【初始 条件】对话框中定义的【外部压力】(202650 Pa) 和默认【温度】 (293.2 K) 以及一些其他的参数[29]，如图4-5。 下一步要为热流体定义边界条件。选择【内部流速】边界条件并且定义【速度】值为 10 (仅需要输入值，单位会自动出现)。接受默认的温度值等于在【流动子区域】对话框中定义的初始温度值。 这个边界条件定义了流体以 10 m/s 的速度和 600 K 的温度进入管子。 - 25 - -5 边界条件 图4 下一步定义空气出口处的【外部压力】边界条件。选择【外部压力】项。确定【外部压力】为101325 Pa、【温度】为600 K和其他参数。这个项目包括了固体导热分析。因此，必须为模型的元件定义固体材料和初始固体温度。 4.3.2 定义固体材料 在开口处的盖子是固体。因为对于盖子的材料是(默认)钢，它们会对热交换产生影响。因为边界条件必须被定义在与流体区域相接触的固体表面上，所以不可以在【组件】对话框中使其无效。却可以通过定义盖子为绝热从而使其从分析中剔除。 在特性管理设计树中选择所有盖子。在 Solid 中【预定义】 材料表并且选择【绝缘】。 现在所有的辅助盖子都被定义为绝热。绝缘的物质导热系数为0。就是相当于没有热量的传递。因此整个物体并没有热量的交换。 4.3.3 定义体积目标 体积目标是flow simulation要确定的一个实验的范围，用体积来确定这个范围。选择【内部体积目标】选择管部零件。选择【固体温度】中的 Av。选择Use for Conv作为收敛控制的目标。 - 26 - 4.4 验证数据及观察图形 4.4.1 运行计算 在Flow Analysis，Solve，Run中点击Run，如图 4-6。 图4-6 Flow analysis计算界面 4.4.2 观察目标 观察换热器内部的流体状态可以用下面的一些工具来实现、Results Main工具栏【结果】工具栏【结果演示】工具栏使用【结果主要部分】工具栏上的【形成 目标的细节】。可以在Summary中查看管子的平均温度，如表4-1。用【添加所有】来选择所有项目目标，如图4-7。 表4-1 流体温度列表 - 27 - 图4-7 目标界面 4.4.3 创建切面云图 Cut Plot 是显示切面云图的，在切面云图中可以显示温度的高低，流量密度的大小还有方向等，能比较直观的反应真实的 流动。为了定义温度作为轮廓图的参数，点击【视觉】。默认情况下【压力】被定义。 使用滑动条，设置颜色种类到最大。 在【视觉】对话框，定义最大速度为0.004 m/s。 然后就可以显示了，如图4-8， 4-9。 图4-8 视觉中流速选项 - 28 - 图4-9 换热器中流体温度显示界面 现在来显示换热器内部的流动变化。SolidWorks可以在图形区域内以四个窗口 (图形显示区域左下角进行切换)显示仿真结果。此外，对于每一个窗口都可以定义不同的视角。点击下部窗口在【标准视图】工具栏选择【等距视角】。点击下部窗口在Standard Views工具栏选【等距视角】。 窗口边界处的灰线表明窗口属于激活状态。在Results Display工具栏， 点击【演示几何模型】，之后在【视觉】工具栏点击Hidden Lines Visible显示面的轮廓。点击上部窗口并且通过Hidden Lines Visible 设置相同的显示模式。 4.4.4 显示流动迹线 迹线:单个质点在连续时间过程内的流动轨迹线。迹线是拉格朗日法描述流动的一种方法。Insert Flow Trajectories 是可以显示内部流动的工具，通过定义流线的多少从而显示流体流动的疏密情况，线条多的地方表示的是流体的密度大，少的地方则是相反。从Water Inlet Lid内表面作为流动迹线的起点。设置【速度】为0.004 m/s。这样就可以进行模拟演示了[30]。 默认情况下流动迹线图的颜色是依据【视觉】对话框中【轮廓】页定义的参数分布。这是通过【视觉】对话框的【流体轨迹】页中的【应用轮廓】选项来控制的。因为对轮廓图的速度进行了定义，所以这个迹线的颜色和速度值相对应。注意上部窗口的温度轮廓图依旧显示，对于每一个窗口不同的视角设置可以让你同时显示不同的物理参数云图。使用温度值对应的颜色作为迹线的颜色。就在【参数】对话框，选择【温度】就可这个迹线图立刻被更新，如图4-10。 - 29 - 图4-10 换热器中流体轨迹界面 水的温度范围小于默认的全局(Global)范围(293–600)，所以所有的迹线都是蓝色。为了得到更多水中温度的分布信息，可以手动的设定感兴趣的范围[31]。 显示在进出口水温范围之间的温度。水的最小温度值接近 293 K。使用表面参数来获得空气和水在出口处的值。因为需要用这些值来计算热交换系数和确定合适的温度范围从而更好的显示流动迹线。 表面参数在定义的表面上显示计算的参数值最小值，最大值，平均值等。所有 的参数被划分为两类:局部和完整。对于局部参数压力，温度，速度等最大值、最小值和平均值是计算获得的。 4.4.5 表面参数计算 应用【计算参数的表面】。点击【外部压力-温水】项，去选择Water Outlet Lid 内表面。考虑到【对称】边界条件，作为一个整体来看参数值，而不是作为计算时的一半。在参数被计算之后，在Local 页中可以看到在出口处平均的水温大约在300 K，如表4-2。 表4-2 换热器中水的各项参数 在参数被计算之后，点击【局部】页。可以看到在出口处平均的空气温度大约在584 K。如表4-3 表4-3 换热器中气体的各项参数 4.4.6 计算热交换系数 定义流体最小的额定容量C=mc。在这个例子中水的流量是0.02 kg/s 并且空气的质量流量是0.046 kg/s。水在温度300 K时的比热大约是空气在 584 K 时的5倍。因此，这个空气的额定容量是小于水的额定容量。此外，根据Ref.2，热交换系数可以通过下式来计算。 ε T热流体入口温度-T热流体出口温度 T热流体入口温度,T冷流体出口温度 (4-1) 流体出口温度 此处T热流体入口温度 是入口处空气的温度(600K)，T热 是出 口处空气的温度，T冷流体出口温度 是水在入口处的温度。我们已经知道了入口 处的空气温度 (600 K) 和入口处的水温(293.2K)，所以使用在出口处获得的水温和空气温度，我们可以计算得出热交换系数。 ε T热流体入口温度-T热流体出口温度 600,584 0.052 T热流体入口温度,T冷流体出口温度600,293.2 - 31 - 4.4.7 定义参数显示范围 图4-11 视觉中颜色选项 右击下部窗口图形显示区域中的【视觉】。在【轮廓】页，设置最大温度为300 K，如图4-11。定义颜色数量为最大。迹线图得到更新，如图4-12 。 图4-12换热器中液体的温度迹线 通过一个圆点参数全局最大和最小值在几何区域高亮。蓝色圆点显示的位置是参数的最小值，而红色圆点显示的位置是参数的最大值。正如所看到的，Flow Simulation在流体仿真模拟方面不但可以很清楚的看清换热器里的流体轨迹，还能清楚显示换热器内部的温度变化，对设计者来说可以轻松掌握设备局部温度高低，从而对材料进行相应的耐热处理。还能够精确的给出温度，速度，流量的数据，对设计人员来说是个可靠的保证。 - 32 - 正如 - 33 - 结论 随着人们节能意识和节能要求的不断提高，作为能量交换设备的换热器，其性能的提高就成为了换热器设计研究的重要问题。 1(以往对套管式换热器的设计及检查都存在及费时又费力的弊端，而本论文中利用计算机软件SolidWorks对套管式换热器进行三维建模并将模型进行简化，可以把复杂的换热器设计及检验问题简单化，而分析的结果又直观形象的用图例进行解释。这些在换热器以及其他大型机械设备的设计及检验都有实际的参考意义。 2(从流体分析图例来看，套管式换热器在工作中流体流动情况复杂、载重量大、跨度宽，属于结构简单但很重要的机械设备。作为管理者利用计算机辅助方法可以很容易的发现换热器在工作中容易产生局部高温、发生断裂的部位。以此对于起重机在日常工作中的检查、保养都有一定的借鉴意义。 3(应用Flow Simulation进行数值仿真，对换热器的换热系数进行计算，比较逼真的模拟真实换热器中的温度，体积，流速，流量，材料，边界层条件。能够比较直观的看到影响换热系数的各个因素，所以能在相关的实际生产中进行调整，使得能尽可能的得到较大的换热系数，从而提高换热效率，调高生产效率，降低成本。 最后需要指出的是，本论文只是对换热器的三维建模及流体运动仿真做出了初步分析，探讨角度、研究深度还需进一步完善。 - 34 - 致谢 毕业论文至此，这也意味着我在哈尔滨理工大学的四年的学习生活即将结束。回首大学的4年，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都有很大程度的提高。这除了自身努力外，更与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的 论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。三维建模及运动仿真是理论界一直探讨的热门话题，老师的谆谆诱导、同学的建议，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师马德仲老师。从论文的选题、文献的选择、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有马德仲老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。 感谢安全工程系的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义;也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。 最后，衷心感谢论文的评审委员和答辩委员们。 - 35 - 参考文献 1 2 3 4 5 6 7 8 高绪栋(管壳式换热器的数值模拟及优化设计(山东大学硕士论文， 2009:10~19 陈卓如(工程流体力学(第二版(高等教育出版社， 2008:254~276 二代龙震工作室(Solidworks 2009高级设计(清华大学出版社，2009:255~278 古新(管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究(郑州大学博士论文，2006:35~39 刘焘(套管换热器与翅片管换热器的动态分布参数仿真(上海交通大学博士论文，2008:25~68 O(Buyukalaca，T(Yilmaz(Influence of rotational speed on effectiveness of rotary-type heat exchanger(Heat and Mass Transfer，2008，9:14~20 杨世铭，陶文铨(传热学(第四版(高等教育出版社，2007:12~35 Myursoy，Bsyilbas and Pakdemirli(Non-newtonian fluid in annular pipes and entropy generation(Temperature dependent viscosity Sadhan，2009，10:14~25 王旭鹏，王娜( Solidworks软件在电弧炉设计中的应用(工业加热 2008，8:48~60 戴瑞华(SolidWorks管线设计系统(机械设计，2006，8:60~78 李国志，程浪，郭克希(SolidWorks三维建模的应用技巧(中国高新 技术企业，2009，10:7~25 余冬梅，卢晓江，李靖(多孔孔板水力空化装置的阻力特性研究(轻 工机械，2010，21:78~100 步玉环，王瑞和，吴晓东(分支井汇合流动压降计算(钻采工艺，2007，35:7~8 刘华，鞠小明，陈家远(供水管道系统的水力过渡过程研究(四川联 合大学学报(工程科学版)，2007，1:7~14 Korean J(Chem and II.Dyakov(Experimental investigation of a manifold heat-pipe heat exchanger(Journal of Engineering Physics and Thermophysics，2005，4:7~15 李进平，李修树(管道非恒定流摩阻损失研(水利水电快报，2000，3:77~102 周伟，王庆明(管壳式换热器流动特性仿真模拟及结构优化(装备制 造技，2009，1:174~192 刘同宦，郝瑞霞，刘兴年( 管网水力计算及其在给水工程中的应用(东 36 - 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 - 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 北水利水电，2004，8:201~209 罗煜峰(基于SolidWorks的参数化特征建模技术研究(机械设计，2004，2:149~168 杨敏(基于SolidWorks的管2008，11:152~168 丁彩红，况云峰(基于SolidWorks 的零件建模的若干方法(机械设计与制造，2006，5:31~42 蔡慧林，戴建强，席晨飞(基于SolidWorks的应力分析和运动仿真的研究(机械设计与制造，2008，1:49~78 杨敏(基于SolidWorks的圆管弯头对水流的影响分析(制造业自动化， 2009，5:210~245 Ji Hwan Jeong(Counter-current flow limitation velocity measured in annular narrow gaps formed(Korean J(Chem，2008 ，25(2):17~87 A(P(Szilas，E(Bobok and L(Navratil(Determination of turbulent pressure loss of non-newtonian oll flow in rough pipes(Rheologica Acta， 2007，10:13~19 周学斌，何东升，黄大新(基于SolidWorks设计及有限元分析在机械工程中的应 用(SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION，2008，31:190~209 王明国，王泽武，杨帆(基于有限元方法的厚壁圆筒在热力耦合作用下的强度分析(压力容器，2009，12:14~36 史南达，鲍务均(利用有限元软件对压力容器进行优化设计(机械设计与制造，2005，10:36~78 贺成才(牛顿流体的圆管分层层流的数值模拟(天然气与石油，2006，24:43~53 S(K(Wilson，B(R(Duffy and Me.M.Lee(A mathematical model of three-dimensional flow in a scraped-surface heat exchanger(2006，1:4~7 P(V(Yasnii，I(B(Okipnyi and Yu(I(Pyndus(Assessment of brittle strength of nuclear reactor pressure vessel steel upon warm prestressing strengthofMaterials(2010，Vol(42，No(1:10~15 - 37 - 附录 A Korean J. Chem. Eng., 25(2), 209-216 (2008) Counter-current flow limitation velocity measured in annular narrow gaps formed between large diameter concentric pipes Ji Hwan Jeong School of Mechanical Engineering, Pusan National University, Jangjeon-dong, Geumjeong-gu, Busan 609-735, Korea (Received 28 May 2007 • accepted 26 June 2007) Abstract A two-phase flow configuration in which the gas phase flows upwards while the liquid phase flows down-wards is referred to as a counter-current flow pattern. This flow configuration cannot be preserved if any flow rate ex-ceeds a criterion known as the counter-current flow limitation (CCFL) or flooding. Since the CCFL is important to chemical engineers, it has long been studied via experimental and analytical approaches. Most of the previous CCFL experiments in annular channels have been carried out with a small diameter annulus and large gap-to-diameter ratio annulus. The present experiment examines the CCFL in narrow annular channels having gap sizes of 1, 2, 3, and 5mm.The outer diameter of the annular passage is 500mm. At a gap size of 1mm, it was visually observed that a CCFL locally occurred in some region of the periphery while the other region remained in a counter-current flow con-figuration. The region under partial CCFL condition expanded with an increase in the air flow rate, finally reaching a global CCFL. The air flow rate for the global CCFL was roughly 15% larger than that for initiation of a partial - 38 - CCFL. Key words Flooding; CCFL; Annular Narrow Gap; Counter-current Flow; Characteristic Length INTRODUCTION Counter-current flow between two separate fluids is widely used in industries such as power plants and chemical process plants as this flow configuration gives maximum efficiency in heat and/or mass transfer between two phases. This flow structure cannot, however, be preserved by a limiting phenomenon known as CCFL or flooding. If either liquid or gas flow is supplied such that this criterion is exceeded, the flow pattern changes to a chaotic flow regime from a stable counter-current flow, and the fluids flow co-currently in the direction of the gas flow. Most analytical models and measured data on CCFL have been presented in terms of the Wallis parameter (jk*) or Kutate-ladze number (Kk*) defined as follows: where D, g, U, and V represent the diameter as a characteristic length,the gravitational acceleration, the density, and the surface tension,respectively. The principal difference between these two dimension less numbers is the choice of characteristic length. Wallis’ parameter uses a test section geometry such as diameter, gap width and span,while the Kutateladze number uses the Taylor wave length. Thus,the Kutateladze number appears to be more adequate in terms of describing parameter is still instability-induced phenomena such as CCFL. However,Wallis’ widely used by many researchers.When selecting Wallis’ parameter to describe CCFL models and fit their measurements, it is first necessary to decide what length scale to use. If the geometry of the test section - 39 - is quite different from the circular pipe, there is no general guidance for the selection. Tables 1 and 2 list previous CCFL studies performed with rectangular and annular passages, respectively, as well as the sizes of the test sections used and the suggested correlations. In addition, the characteristic length scales used for the Wallis parameter are shown where applicable. For rectangular channels, various lengths have been usedas characteristic length scales to correlate measurements. Sudo and Kaminaga [8] and Celata et al. It appears that many researchers select the characteristic length scale based on the best fit of data during the course of data regression rather than on the basis of theoretical considerations. Most of the previous CCFL experiments involving annular passages were performed with small diameter (small average circumference) test sections. Furthermore, the gap sizes were relatively large. - 40 - Typically,the outer diameter of the annular passage is smaller than 10cm and the gap sizes are around 10mm in the previous experiments. If a counter-current flow is developed in a test section of this size, the hydrodynamic phenomena would be quite uniform over the whole periphery, whereas it might show a 3-D effect in actual or large-sized test sections. Fig.1 shows the geometries of the present facility. Compared with previous experimental facilities, the diameter of the present facility is large and the gap size is small. That is, the Counter-current flow limitation velocity measured in annular narrow gaps formed between large diameter concentric pipes Gap size to average circumference ratio of the present facility is much smaller than that of facilities considered in previous studies. Koizumi et al. [16] carried out an experimental study on CCFL in narrow annular passages. They measured flooding velocities in gap sizes ranging from 0.5 to 5mm, which is nearly the same as the present gap size. However, the outer diameter of the annular passage was 10cm, which is much smaller than that assessed here.The effect of test section diameter associated with characteristic length scale in dimensionless numbers is not well understood at present. In this regard, it is necessary to carry out CCFL experiments in narrow annular passages with a large radius of - 41 - curvature and make visual observations on flow behavior in a large diameter test section. The objectives of the present experiments are to visually observe the two-phase flow behavior inside a narrow annular gap and investigate the gap size effect on CCFL under large diameter conditions. EXPERIMENTAL FACILITY The test rig was designed such that the water and air flows will be evenly distributed. A schematic diagram of the test facility is shown in Fig.2. The test rig consists of a test section, a water reservoir, an air buffer tank, pumps & valves, pressure transducers, thermocouples, and turbine flow meters. Distilled water and air are used as working fluids. The high-pressure air coming out of the building supply line is provided to the flow control valve and turbine flow meter via an air filter and an air buffer tank whose volume is 1.3 cubic meters. The air buffer tank is used in order to damp down air pressure fluctuation and make a smooth change of air flow. Metered air is introduced to the lower plenum of the test section, and travels up through a multi-holed plate that is used to achieve an evenly distributed flow velocity. The water in the reservoir is forced to flow by a controllable DC pump, and the flow-rate is measured by a turbine flow meter. The water is supplied to the upper part of the test section through holes made on the central pole. The central pole serves as a water supply line as well as an alignment axis for the test section. The water proceeding down to the lower plenum returns to the water reservoir by a pump. The water circulates in a closed loop, and the air is discharged into the atmosphere. A cooling coil is installed inside the water - 42 - reservoir to maintain the water temperature at a constant level. The cooling coil eliminates the heat generated by the pump. Measurements are made on the differential pressure across the test section, system pressure, air-line pressure, air flow rate, and supplied water flow rates. All signals from the sensors are read by an HP-VXI data acquisition system, and graphically displayed on a PC-monitor as well as saved on a hard disk. PROCEDURES AND CCFL DEFINITION Since the air and water inlet conditions may have a considerable effect on the onset of CCFL, care was taken to confirm that both flows were well distributed. Whenever the test section was changed and reassembled, the air flow distribution was confirmed by using anemometers without a water supply. After the air flow distribution was confirmed, the water was supplied to a predetermined level. The minimum water flow rate tested in the experiments was large enough to cover the whole water inlet surface. In other words, the tested water flow rate was larger than a water flow rate that would develop rivulets at the water inlet. After the water flow developed at the water inlet, the water depth on the top of the test section was measured to confirm that the water flow was evenly distributed along the whole circumference of the annular channel inlet. After confirming even distribution of the water supply, we increased the air flow-rate step-wise. At each level of air flow-rate, the two-phase flow behavior inside the gap and water accumulation in the upper plenum was observed with the naked eye. The pressure difference between the top and the bottom of a gap was also monitored. Both air and water flow-rates were not altered and were observed for more than 10minutes. If there was no sign of water accumulation in the upper plenum, the air flow-rate was increased further. This process was repeated until a significant increase in the differential pressure across the gap was obtained and water started to accumulate in the upper plenum, the air flow-rate was increased further. This process was repeated until a significant increase in the differential - 43 - pressure across the gap was obtained and water started to accumulate in the upper plenum. These two indicators, water accumulation and a significant increase in the differential pressure, are used as an experimental definition of the occurrence of CCFL in the present study. This definition has been generally accepted in previous reports. Even if CCFL locally occurs in a part of the gap, the point where there is no water accumulation in the pper plenum is not considered as the CCFL. This is because this condition is not problematic from the viewpoint of a nuclear safety analysis. Regardless, all the sup- plied water penetrates gaps and reaches the lower plenum. Further observations are described in the following section. RESULTS AND DISCUSSIONS 1.Visual Observations Each run started with fixing a liquid phase flow rate at a pre-deter-mined value. The ir flow-rate was step-wise increased from zero while the liquid flow rate was fixed at a pre-set value. The pressure difference between the top and the bottom of the annular gap was monitored. In addition, the behavior of water and air inside a narrow annular gap was visually observed, and images were captured with a camera. Fig.3 shows a trace of the differential pressure for a test section having a gap size of 1mm. The ater supply was fixed at jL*1/2=1.152. The somewhat long trace before time zero shown inFig.3 was truncated to give a clear figure around the onset of CCFL.The trace can be divided into three regions. Region I covers up to 800seconds in Fig.3. A dozen stepwise increases in air flow-ratewere made before 800seconds. - 44 - Through this period, the water supplied to the upper plenum penetrated the annular gap and hence no accumulation of water was observed in the upper-plenum. The pressure difference across the annular passage fluctuated within a limited range. egion II extends from the end of region I to 1,200seconds.The air flow rate increased lightly at 800seconds. The water supplied into the upper-plenum started to accumulate. Water accumulation did not continue over a period of roughly two minutes, but penetrated the gap until no accumulated water remained in the upper plenum. After pproximately a minute, the water started to accumulate again. That is, the water in the upper plenum showed cyclic behavior of accumulation and penetration. This cyclic behavior continued until the air flow rate increased up to just below the value of CCFL. hrough this region, the pressure difference between the top and the bottom of the annular passage increased and dropped in accordance with the cyclic behavior of the water. The pressure difference increased as water accumulated, and decreased as the water penetrated. However, if the air flow was increased just slightly tinued and did not show cyclic behavior. This is region III. The average pressure difference continued to increase as the accumulation height increased in this region. 2.CCFL Measurements All data presented in Fig.6 are transformed into a Wallis parameter byusing the verage circumference as the characteristic length scale, and plotted in Fig.7. - - 45 Richter et al.’s data appear to be similar to the present data even though the difference in gap size is large.Koizumi et al.’s data appear to be apart from the present data even if there is little difference in the gap size. However, these three data sets are placed in order of average circumference. The average circumference of the present data, Richter et al.’s data, and Koizumiet al.’s data are 156.8-155.5, 131.7-123.7, and 31.3-29.8cm, respectively. The average circumference of Richter et al. and Koizumi etal.’s facility corresponds to 84% and 20% of the present test facility,respectively. Figs.6 and 7 how that the average circumference appears to be more appropriate than the gap size or hydraulic diameter to present or correlate CCFL data gathered by using annular passages. CONCLUDING REMARKS The counter-current flow limitation in narrow annular passages having a large diameter of curvature has been investigated. The principal difference between the present and previous facilities providing an annular - 46 - passage is the small gap size compared with the radius of curvature. The tested gap sizes were 1, 2, 3 and 5mm. This gapsize is very small compared with the outer diameter of the annularpassage, i.e., 500mm. It was visually observed that a CCFL might locally occur in some part of the periphery while the other parts remain in a counter-current flow regime. Although water cannot penetrate the gap at some parts of the periphery due to local CCFL, this air velocity is not defined as the CCFL gas velocity. This is because the water supplied to the upper plenum penetrates the gap and travels down to the lower plenum through another part of the gap. Based on these observations, CCFL is defined in the present work as the situation where net water accumulation is sustained. Comparison of the present and previous experimental data reveals that average circumference is more appropriate than the gap size or hydraulic diameter to correlate the CCFL data obtained from annular passages having large diameter regardless of gap size. An empirical correlation in terms of Wallis’parameter was developed by means of the least-squares method from the measured data. The average circumference was used as the characteristic length, and the results show that the absolute value of the slope and the y-intercept of the Wallis type CCFL correlation increase with an increase in average Circumference. - 47 - 附录B 气液两相逆流流量限制在环形窄间隙测量速度之 间形成大直径同心圆管道 Ji Hwan Jeong 机械工程,釜山国立大学,韩国釜山市,2007年5月28日 摘要 一个两相流结构的气相流上升而液相往低处流被看作是一个逆流流动规律。该 流程配置不能被保存下来,如果有任何流率超过了标准称为逆流流量限制(CCFL) 和洪灾。自从CCFL化学工程师,是很重要的,一直以来,研究了试验和分析方法。 大部分的前CCFL实验进行了环形通道和小直径环和大型比环。目前的实验,考 察了CCFL环形通道中有差距缩小规模的1、2、3、5 毫米外径的环形通道是500 毫米。在一个缺口大小,是视觉观察装置,在一些地区发生的CCFL本地的外围, 而其他的地区仍处于逆流流量配置。这个地区的情况下CCFL部分增加的扩张, 最终达到空气流量的全球产品。空气流量为全球CCFL大约15%是大于部分为起 始。 关键词:洪水;CCFL;环形窄缝;逆流流量;特色的长度 介绍 两个独立的气液两相逆流流量液体被广泛地应用于工业如发电厂和化学过程中，流动配置作为该流程配置给最高的效率,在加热和/或质两阶段。这流结构,但是不能保存的限制的现象称为CCFL或水灾。如果任何液体或气体流量是这样的,这一标准的流动模式变化,从一个混乱的河势稳定、液气液两相逆流流动的方向气体流动。大多数的分析模型和测量数据,提出了在CCFL沃丽斯的参数(jk *)或K号码定义如下: - 48 - 在D,g，U,和V代表直径为特征的长度、重力加速度、密度、表面张力。这个区别这两个维度是选择的数量较少特征长度。病人的参数用一个测试部分几何如直径、差距宽度、跨度,而K 号码采用泰勒的波长。因此,K似乎更充足数量的描述不稳定因素等现象。然而,W的参数仍然是广泛应用于许多研究者当选择的参数来描述CCFL病人模型和满足他们的测量,首先要决定什么尺度上使用。如果几何形状的测试是相当不同的圆管,没有普遍的指导作用。表1和2 CCFL先前的 分别为长方形,以及用于测试部分,建议相关。此外, 研究与列表和环形通道, 特征长度尺度用于参数显示适用的病 人。对于矩形通道、不同长度已经适应特征长度尺度与测量。 这显示出很多研究者选定特征长度尺度基于最适合的数据的过程中,数据的回归而非理论思考。大部分的前CCFL环形通道进行实验和小直径(小)试验路段平均周长。另外,这个差距较大尺寸。一般说来,外径环形通道是小于年和差距使得周围的大小是在先前的实验。 如果一个逆流流量测试部分发达国家的大小、水动力现象就会相当一致,而对整个周边的三维效果可能会显示在实际或大型试验路段。图一显示了几何学的设施。与以前相比,直径实验设备的设施很大,气隙的大小是小 - 49 - 的。那就是,逆流流量限制在环形窄间隙测量速度之间形成大直径同心圆管道 低于设施被认为是在先前的研究。小泉进行了一项实验研究的基础上CCFL环形通道在狭窄。他们测量驱速度在缝隙尺寸范围从0.5 - 5毫米,这几乎是一样大小的礼物差距。然而,外径环形通道,是年要小得多,在这里进行„测试效果的直径 长度尺度与无量纲的数字特征并不是很清楚。在这方面,必须要进行实验,在狭窄的环形通道CCFL大曲率半径,让视觉观察流动行为大直径测试。本实验的目的是在视觉上观察两相流的行为在狭窄的环隙和研究气隙的大小影响下CCFL大直径的条件。 实验设备 这个试验台设计这样的水和空气流动会均匀分布。图表显示测试设备的量程。这个试验台由一个测试,一个水池,空中缓冲罐、泵、阀门、压力传感器、热电偶、涡轮流量计。蒸馏水和空气作为工作的液体。高压空气走出大楼供应管线提供流量控制阀和涡轮流量计经由空气过滤器、空气缓冲罐的体积为130立方米。空气的缓冲罐是为了平息空气压力波动和光滑的改变空气流动。仪表空气被引入到低静压试验的部分,并且通过一个多孔板被用来实现均匀流速度。水在水库是由一个可控被迫流泵的流量,直流测量了一个涡轮流量计。水的供给的上方通过测试部分,在中央杆洞。 返回了水油藏全体通过水泵。 中央杆作为供水管道以及一个对齐轴。水的诉讼, 水的循环在闭环控制,空气排入大气。一个冷却卷安装在水油藏保持水温恒定的水平。冷却卷消除所产生的热量。测量了压差测试部分,实时系统压力、流量、压力、空气和水的流量。所有的信号传感器读数据采集系统,生动地展示了PC监控以及储存在硬盘。 程序和CCFL定义 自从空气和水的入口条件可能会有相当大的影响CCFL发作,照顾被确认双方流均匀。每次考试部分被改变和重新组装,气流分布是确定采用无水供给。气流分布后被证实,水是提供给一个预定的水平。最小流速测试实验是足够大以覆盖整个进水口的表面。换句话说,测试水流速大于水流速,在水中入口。津津之后,水流发育取水口、水的深度放在最上面的测试被测,以确定其水流被均匀地分布在整个圆周通道入口内。确认后,均匀分布的水供应,我们增加了空气流通率阶梯式。 在每一级空气流通率、气液两相流的行为之间的差距,内部积水上部全会肉眼观察。这个压力差的顶部和底部的差距也被监控。空气和水flow-rates并未改变和观察,超过十分钟。如果没有签下的水积聚在上层箱、空气流通率进一步增加。这个过程被重复,直到显著提高压差之间的差距,得到了与水开始积聚在上层静压、空气流通率进一步增加。这个过程被重复,直到显著提高压差之间的差距,得到了与水开始积聚在上层箱。这两个指标、积水,显著提高了压差,作为一个实验性的定义CCFL发生的变化。这个定义已被 - 50 - 普遍接受在先前的报道。即使CCFL发生在当地的一部分,这个地方的差距并没有积水在箱不算为产品。这是因为这种情况不会是个问题的角度分析了核安全。不管怎样,一切见股水渗入到全体的差距,低。进一步观察描述在接下来的章节。 结果与讨论 1.视觉观察 每一开始以固定液相流速在预定价值。傅里叶变换红外流量增加了从零而阶梯式的液体流量固定在一个预设值。这个压力差的顶部和底部的环形差距进行了监测。此外,这种行为的空气和水里一条狭窄的环形差距是视觉观察、图像和摄像机捕获。图显示了微量的压差测试部分有一个缺口大小的厚度。这个水供应被固定在1 / 2 = 1.152。稍长的痕迹显示时间为零之前被截去给一个清晰的图在发病CCFL微量元素可分为三个区域。我盖上800秒区域图。12公分增加了空气流动 800秒之前。 在这一时期,水的供应上部穿透了环形差距箱,因此没有积累的upper-plenum患病。压差环形通道在有限的range.波动egion二世继承结束的时候,我对1,200秒地区„空气流量增加在800秒轻。水供应到开始积累。积水并未持续一段大约两分钟,但透过间隙,直到没有积水仍然在推力器工作过程。一分钟后,开始慢慢积累了。那就是,水的循环的行为表现上全会积累和渗透。这个循环的行为一直持续到空气流量增加到下面的CCFL.通过 - 51 - 这个地区的价值之间的差额,压力的顶部和底部的环形通道的增加,按照循环的行为。增加的压力差,减少水积累的水渗入。然而,如果空气流动继续稍稍增加,并没有表现出循环的行为。这是香港特别行政区第三次世界大战。平均压差继续增加积累的高度增加在该地区。 2.CCFL测量 所有的数据都变成了一个病人可以确定周长为参数法的特点,并以长度尺度图7。大学里的数据看来类似于当前数据虽然不同间隙大小是大的小泉等的数据看来除了目前资料,即使有一点不同大小的差距。然而,这三种数据集被放置在秩序的平均周长。目前的平均数据,圆周级的数据等。一般的圆周等,小泉的设备符合84%,20%的测试设备。平均围似乎更适当的气隙的大小或液比当前或相关 CCFL直径用环形通道收集的数据。 作为结束语 在狭窄的气液两相逆流流量限制环形通道有大直径的影响。目前的主要区别和设施提供一个环形通道间隙大小的小曲率半径,相比。这个测试间隙大小是1、2、3和5毫米。这是非常小的外径,即500毫米。这是一个CCFL视觉观察可能出现的一些部分当地的外围,而其他的部分留在逆流流量的政权。尽管水不能穿透的 差距,在一些地区的外围,由于当地CCFL空气流速是未定义的CCFL流速。这是因为水供应上的差距,旅行渗透静压箱通过,另一部分的差距。这些观察的基础上,CCFL定义在当前工作的情况下持续累积节约用水。现在和以前的对比实验数据显示,平均周长是更为合适的气隙的大小以及液压多径与数据的CCFL环形通道的差距有大直径无论大小。实证研究的相关方面的开发利用测量数据的最小二乘法。一般的周长是作为特征长度计算,结果表明的绝对值坡度和沃丽斯的类型CCFL相关增加增加平均周长。 - 52 -