Numerical investigation on the effect of the incident angle on momentum and heat transfer of spheroids in supercritical water
Numerical investigation on the effect of the incident angle on momentum and heat transfer of spheroids in supercritical water
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超临界水中入射角对球体动量和传热影响的数值研究
DOI：
10.1016/j.compfluid.2018.11.026
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发表时间：
2019-01
影响因子：
2.8
通讯作者：
Guangchao Wei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hao Zhang;Bo Xiong;Xizhong An;Chunhai Ke;Guangchao Wei
通过数值模拟，研究了入射角(θ)对超临界水中球体动量和换热的影响。长宽比(Ar)为0.5~2.5的椭圆形和扁圆形球体均被考虑。数值结果表明，扁球(Ar <； 1)的阻力系数(Cd)和平均努塞尔数(Nu)均随θ的增大而减小。而长椭球体(Ar >； 1)的趋势则相反。当θ ≤ 为45°时，两种球体的Cd和Nu均随Far的增大而减小。当θ >； 为45°时，长椭球的Cd和Nu均随Ar的增大而增大。扁球体的Nuf也随Ar值增大而增大，但其Cd依赖于摩擦和压力的竞争。θ对NucA的影响可以通过提升Reor或|Ar-1|来增强。最后，将θ的影响直接考虑到超临界水中Cd和Nufor球体的相互关系中，提高了超临界水多相流模型的精度。
This paper studies the effect of the incident angle (θ) on momentum and heat transfer of spheroids in supercritical water (SCW) based on numerical simulations. Both prolate and oblate spheroids are considered with the aspect ratio (Ar) ranging from0.5to2.5. Numerical results show that both the drag coefficient (Cd) and average Nusselt number (Nu) of the oblate spheroid (Ar < 1) in SCW decrease with the increase ofθ. Opposite trend is found for the prolate spheroid (Ar > 1). Whenθ ≤ 45°, bothCdandNuof the two kinds of spheroids decrease with the increase ofAr. Whenθ > 45°, bothCdandNuof the prolate spheroid increases withAr. Nuof the oblate spheroid also increases withArbut itsCdis dependent on the competition of friction and pressure. The effect ofθonNucan be enhanced by either liftingReor ∣Ar-1∣. At last, the effect ofθis directly considered in the correlations ofCdandNufor spheroids in SCW which can improve the accuracy of the multi-phase flow modellings of SCW.
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