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摘要
采用数值模拟的方法研究冷却条件下水平管内超临界CO2(supercritical CO2,S-CO2)湍流传热特性。通过实验数据验证AB、YS、LS、AKN和SST k-ω五种湍流模型预测S-CO2冷却传热的能力,确定SST k-ω低雷诺数湍流模型的预测能力最佳。基于S-CO2在类临界温度Tpc处发生"类相变"的假设,通过获取圆管横截面内流体的物性分布和湍流分布,研究水平管内S-CO2冷却传热机理,并阐述顶母线和底母线传热系数分布存在差异的原因。分析热流密度qw和质量流速G对传热性能的影响,计算结果表明,S-CO2冷却传热特性与近壁区类液膜厚度、导热系数及径向湍动能分布等因素密切相关。该结论对S-CO2布雷顿循环系统的冷却器设计和经济运行具有一定的指导意义。
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