涡流管数值模拟及其应用研究

论文摘要

涡流管是一种结构简单、具有制冷和制热等功能的能量分离装置,同时有着免维护、节能环保、造价低廉等优点。为了提高涡流管制冷效率,弄清涡流管性能与喷嘴结构参数之间的关系,本文采用正交试验方法设计了涡流管喷嘴优化的实验方案。另外利用CFD软件FLUENT对涡流管内部的温度场、速度场和压力场进行了二维的数值模拟,并讨论了入口温度、入口压力对涡流管能量分离效应的影响。还对涡流管应用于屏柜散热的情况进行了三维的数值模拟,得出了屏柜内的温度场、速度场分布以及入口速度对散热效果的影响,并与传统的水冷散热方式做了对比。最后探讨了涡流管技术在天然气输配调压系统以及电子设备散热方面的应用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 涡流管研究的历史背景
• 1.2 涡流管的研究进展以及亟需解决的问题
• 1.3 涡流管的应用
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 涡流管能量分离机理的理论研究
• 2.1 涡流管的结构及工作原理
• 2.2 涡流管能量分离机理的各种解释
• 2.3 从能量基本方程分析能量分离内因
• 第三章 涡流管喷嘴优化实验系统设计
• 3.1 实验装置
• 3.2 实验方法与步骤
• 3.3 实验结果分析处理
• 第四章 运用FLUENT软件对涡流管进行数值模拟
• 4.1 计算流体动力学及FLUENT软件概述
• 4.1.1 计算流体动力学（CFD）概述
• 4.1.2 FLUENT数值计算软件包介绍
• 4.2 涡流管仿真模拟及结果分析
• 4.2.1 涡流管几何模型
• 4.2.2 涡流管计算模型
• 4.2.3 网格划分
• 4.2.4 边界条件、计算方法及收敛条件设置
• 4.2.5 计算结果及分析
• 4.3 涡流管用于屏柜散热的仿真模拟及结果分析
• 4.3.1 屏柜几何模型
• 4.3.2 网格划分
• 4.3.3 边界条件、计算方法及收敛条件设置
• 4.3.4 计算结果及分析
• 第五章 涡流管技术的应用
• 5.1 涡流管在电子设备散热方面中的应用
• 5.1.1 工作原理及特点
• 5.1.2 安装运行
• 5.1.3 应用实例
• 5.2 涡流管在天然气输配调压系统中的应用
• 5.2.1 涡流先导燃气加热器（VPGH）
• 5.2.2 涡流自热燃气调压器（VPR）
• 5.2.3 天然气在涡流管内冷热温度分离效果
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论与成果
• 6.2 不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况