高速高温射流冲击传热特性的数值模拟

《高速高温射流冲击传热特性的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高速高温射流冲击传热特性的数值模拟赵永杰，卢永锦(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要:射流冲击传热作为一种有效的强化传热方法，射流冲击参数直接影响其传热效果.本文采用数值模拟方法对高速高温射流冲击的传热特性进行了研究，特别研究了喷嘴与冲击面间距离及喷嘴轴线和冲击面间的夹角对其传热特性的影响规律.研究结果对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及工程应用都有非常重要的指导意义.关键词:射流冲击;传热特性;冲击参数;数值模拟中图分类号:TK471文献标识码:A文章编号:1005-8354(2010)06-0047-05N

2、umericalSimulationoftheFlowFieldintheHydraulicPoppetValveBasedontheFluentZHAOYong-jie，LUYong-jin(No.704ResearchInstitute，CSIC，Shanghai200031，China)Abstract:Jetimpingingisanavailablemethodforstrengthenheattransfer.Theimpingementparameterinflu-encesdirectlytheheattransferc

3、haracteristics.Thispaperstudiedtheheattransfercharacteristicsofthehighve-locityandtemperaturejetimpingingwiththenumericalsimulationmethods，especiallytheeffectsoftheimpin-gingdistancebetweenthenozzleandtheimpingementsurfacesandtheanglebetweentheaxisofthenozzleandtheimping

4、ementsurfaces.Thestudyresultshasofferedthesignificantreferencefortheheattransfercharacteris-ticsofthehighvelocityandtemperaturejetimpingingintheoreticresearchandtheapplicationofengineering.Keywords:jetimpingement;heattransfercharacteristics;impingementparameter;numerical

5、simulation0引言一些学者对射流冲击传热特性进行了研究.陈庆［2］射流冲击传热作为一种极其有效的强化传热方光、王涛等采用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型法，在许多工程领域中得到了广泛的应用，如纺织品、对矩形管和方管湍流冲击射流的流动及传热特性进纸张、木材的干燥，钢铁的冷却及加热，内燃机活塞的行了数值研究，结果显示其传热特性受流场结构的控［3］油冷等;尖端技术中，航空发动机涡轮叶片的冷却、计制.YongmannMChung和KaiHLuo利用直接数值算机高负荷微电子元件的冷却等都巧妙而有效地应模拟方法分析了受限射流冲击的换热

6、，主要考查雷诺［1］用了射流冲击技术;从船舶领域来讲，船上火箭及数及冲击距离对换热特性的影响.钱吉裕、平丽浩［4］无人机等设备的发射，均涉及到高速高温射流冲击问等研究了冲击角对侧向冲击强化换热效果及对驻题.但是，由于射流冲击流场结构的复杂性，人们对射点位置的影响，并运用场协同理论分析了射流过程中流冲击的物理性质并不清楚，一些机理和现象仍未得强化换热的机理.但上述研究都是常温低速下的射流到合理的解释.随着射流技术越来越多的运用到大型冲击传热特性的分析，而在高温高速下射流冲击的传工业中，对于高速高温射流冲击传热特性的研究十分热特性分析尚未发

7、现有成熟的理论.必要.本文作者利用数值模拟方法对高速高温射流冲收稿日期:2010-11-10作者简介:赵永杰(1985-)，男，硕士研究生，研究方向为船舶特种装置.技术篇2010年第六期47击传热特性进行了探索性研究，从理论上得到了冲击N-S方程、k和ε方程以及能量方程可用如下统一形［5］距离和冲击角对射流冲击传热特性的一些影响规律，式的守恒型控制方程来描述:对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及应用都(ρuφ)(ρvφ)(ρwφ)φ++=Γ+xyzx(φx)有非常重要的指导意义.φφΓ+Γ+S(1)y(φ

8、y)z(φz)φ1计算模型其中，φ为任意输运变量，Γφ为广义扩散系数，射流冲击是将流体通过喷嘴直接喷射到固体表Sφ为广义源项.输运变量u、v、w、k、ε和T对应的方面进行冷却或加热的方法.图1为圆形喷