發(fā)布時間：2017-08-21 18:32

  本文關(guān)鍵詞：三葉孔板換熱器殼程傳熱性能數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：三葉孔板換熱器是核電行業(yè)中主要的換熱設(shè)備,主要采用三葉孔整圓形支撐板代替?zhèn)鹘y(tǒng)折流板作為殼程支撐結(jié)構(gòu),實現(xiàn)殼程流體總體上呈縱向流動的一種新型換熱器。由于結(jié)構(gòu)上的改進,使之與傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器相比具有傳熱效率高、壓降低、不易結(jié)垢等優(yōu)點。本文針對三葉孔板換熱器的傳熱性能數(shù)值計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進行研究,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1)綜合分析縱流殼程換熱器的各個常用的計算模型的優(yōu)缺點,選取“單元流道”模型,運用計算流體力學(xué)軟件Fluent對三葉孔板換熱器殼程傳熱和壓降性能進行了數(shù)值計算,并分析了板間距、孔高等幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對殼程性能的影響。2)運用因次分析法,歸納總結(jié)三葉孔板換熱器殼程傳熱和壓降性能計算的準則關(guān)系式,并基于“周期性全截面”模型的數(shù)值計算結(jié)果對其進行修正。3)對具有相似結(jié)構(gòu)的大圓孔板和小圓孔板換熱器殼程傳熱性能進行數(shù)值模擬,通過與三葉孔板換熱器性能的對比分析,歸納總結(jié)出孔板換熱器殼程傳熱與阻力性能的通用設(shè)計計算準則關(guān)系式。4)基于遺傳算法,以殼程努賽爾數(shù)和壓降為目標函數(shù),編制Matlab程序,對三葉孔板換熱器殼程結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,為三葉孔板換熱器的高效設(shè)計、應(yīng)用提供方法指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：三葉孔板 計算流體力學(xué) 數(shù)值模擬 傳熱 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 縱流殼程換熱器數(shù)值計算模型研究進展11-14
• 1.3 縱流殼程換熱器湍流模型研究14-15
• 1.4 縱流殼程換熱器傳熱設(shè)計準則關(guān)聯(lián)式研究進展15-18
• 1.5 換熱器優(yōu)化設(shè)計方法研究進展18-23
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容和研究意義23-25
• 第2章 三葉孔板換熱器數(shù)值計算模型研究25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 單元流道模型25-31
• 2.2.1 物理模型25-27
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.2.3 模型驗證29-31
• 2.3 計算結(jié)果分析31-35
• 2.3.1 流場和溫度場分布31-33
• 2.3.2 板間距的影響33-34
• 2.3.3 孔高的影響34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 三葉孔板換熱器殼程傳熱和壓降準則關(guān)系式37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 準則關(guān)系式的擬合37-40
• 3.2.1 準則關(guān)系式的基本形式37-39
• 3.2.2 準則關(guān)系式的回歸39
• 3.2.3 準則關(guān)系式驗證39-40
• 3.3 準則關(guān)系式的修正40-46
• 3.3.1 幾何模型41
• 3.3.2 周期性模型41
• 3.3.3 數(shù)學(xué)模型41-43
• 3.3.4 模型驗證43-44
• 3.3.5 準則關(guān)系式的修正44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 孔板結(jié)構(gòu)換熱器性能的對比研究47-58
• 4.1 引言47-48
• 4.2 大圓孔支撐板換熱器性能的數(shù)值模擬研究48-51
• 4.2.1 物理模型及數(shù)值方法48-49
• 4.2.2 計算結(jié)果分析49-51
• 4.3 小圓孔支撐板換熱器性能的數(shù)值模擬研究51-54
• 4.3.1 物理模型及數(shù)值解法51-52
• 4.3.2 計算結(jié)果分析52-54
• 4.4 三種孔板結(jié)構(gòu)換熱器性能的對比研究54-56
• 4.5 孔板換熱器殼程傳熱及阻力特性計算準則關(guān)系式56-57
• 4.5.1 大圓孔換熱器殼程傳熱與壓降計算通用準則關(guān)系式的擬合56-57
• 4.5.2 小圓孔換熱器殼程傳熱與壓降計算通用準則關(guān)系式的擬合57
• 4.5.3 孔板換熱器殼程傳熱及阻力特性計算準則關(guān)系式的歸納57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第5章 三葉孔板換熱器殼程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型58-59
• 5.2.1 建立設(shè)計變量58
• 5.2.2 建立目標函數(shù)58
• 5.2.3 確定約束條件58-59
• 5.3 遺傳算法的計算過程59-61
• 5.3.1 編碼與解碼59
• 5.3.2 初始化種群59-60
• 5.3.3 選擇操作60
• 5.3.4 交叉操作60-61
• 5.3.5 變異操作61
• 5.4 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果及分析61-64
• 5.4.1 以殼程努賽爾數(shù)為目標函數(shù)的優(yōu)化61-62
• 5.4.2 以殼程壓力降為目標函數(shù)的優(yōu)化62-63
• 5.4.3 綜合考慮傳熱和壓降特性的優(yōu)化設(shè)計的討論63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 本文主要工作總結(jié)66
• 6.2 本文主要創(chuàng)新點66-67
• 6.3 后續(xù)工作展望67-68
• 參考文獻68-73
• 附錄A73-81
• 附錄B81-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和參加的科研項目83

【參考文獻】

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本文編號：714456