凹陷涡发生器形状对湍流流动与传热性能的影响

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1、第49卷第5期上海交通大学学报Vo1．49NO．52015年5月J0URNAL0FSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYMay2015文章编号：1006—2467(2015)05—0614—06DOI：10．16183／j．cnki．jsjtu．2015．05．007凹陷涡发生器形状对湍流流动与传热性能的影响冯岩，饶宇，李博(上海交通大学机械与动力工程学院，叶轮机械研究所，上海200240)摘要：利用数值计算方法研究了分别具有球形、椭球形、倾斜椭球形以及泪滴形凹陷涡发生器阵列表面的湍流传热与流阻性能．采用湍流模型Relizablek—e、SST(Shea

2、rStressTransportation)和Standard肛叫模拟凹陷涡发生器表面的湍流传热与流阻性能，并与其实验结果进行对比，确定了Standardk-是研究凹陷传热和流动的最精确湍流模型．同时，通过数值计算分析了4种凹陷结构在雷诺数为8500～60000下的传热、流阻和流动特性，利用Matlab软件对数值计算结果进行后处理．结果表明：与充分发展的光滑通道内湍流流动相比，球形凹陷通道的传热性能提高了约40，摩擦因子增加了约7o；椭球形凹陷通道的传热性能提高了约3O，摩擦因子增加了60左右；倾斜椭球形凹陷通道的传热性能提高了约40，摩擦因子增加了60％左右；泪滴形

3、凹陷通道的传热性能提高了约7O，摩擦因子增加了约1倍，即泪滴形凹陷通道的传热性能和综合热性能最佳．关键词：凹陷；涡发生器；燃气轮机冷却；传热；摩擦因子中图分类号：TK47文献标志码：AInfluenceofDimpleShapesonTurbulentFlowandHeatTransferFENGYrn。RA0Yu，LBo(InstituteofTurbomachinery，SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Dimplesarev

4、eryeffectivestructurestoenhanceheattransfer．Basedonnumericalsimulations，thispaperinvestigatedtheheattransferandfrictionfactorofsphere，eliptical，inclinedelipticalandtear—dropdimple．ComparisonsoftheheattransferandfrictionfactorresultsobtainedbyusingtheRelizablek-e，SST，andStandardk-modelsw

5、iththeexperimentalresultsindicatethattheStandardk-modelcanbestpredicttheflowandheattransferinthedimpledchannels．Theheattransferandflowstructurechar—acteristicsinthefourdimpledchannelshavebeenobtainedandcomparedwitheachotherfortheReynoldsnumbersof8500to60000．TheMatlabsoftwareisusedinthis

6、papertoprocessthenumericaldatatogettheheattransferdistributionalongthestreamwisedirection．Thestudyshowsthatcomparedtotheflatchannel，thespheredimpleenhancestheheattransferby40andthefrictionfactorby70；theelipticaldimpleenhancestheheattransferby30andthefrictionfactorby60；theinclinedeliptic

7、aldimpleen—hancestheheattransferby40andthefrictionfactorby60；andtheteardropdimpleenhancestheheattransferby70andthefrictionfactorby100．Generallyspeaking，theteardropdimplehasthebestheattransferandoverallperformance．收稿日期：2014—09—30基金项目：国家自然科学基金项目(51176111，81027001)资助作者简介：冯岩(1989一)