涡强化扁管管片散热器流动与传热的数值模拟.pdf

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1、第57卷第2期化工学报Vol.57No.22006年2月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)February2006妥、妥妥妥妥、妥妥研究论文妥涡强化扁管管片散热器流动与传热的数值模拟妥、妥妥妥妥、妥史百战!孙东亮!王良璧(兰州交通大学机电工程学院9甘肃兰州730070)摘要C以空气为介质(Pr=0.698)9通过数值模拟的方法9在Re=300~1800的范围内对涡强化扁管管片散热器初始段层流状态下的流动与传热进行了模拟分析9说明了涡产生器横向位置9即交错系数Sr改变时对局部Nulocal和横断面上的平均N

2、ub的影响9并通过实验数据验证了数值模拟方法的正确性9证实了通过数值模拟的方法研究开发换热板芯的可行性.关键词C数值模拟9涡产生器9交错系数9强化传热中图分类号CTK124文献标识码CA文章编号!0438-1157(2006)02-0263-06NumericalstudyoffluidfloWandheattransferoverfin-and-flattubebankheateXchangerWithvorteXgeneratorsSHIBaizhan"SUNDongliang"WANGLiangbi(DePartmentofechanicalEngine

3、ering9LanzhouJiaotongUniuersit$9Lanzhou7300709Gansu9China)AbstractCTheentrylaminarfloWandheattransferoverthefin-and-flattubebankheateXchangerWithvorteXgeneratorsWasinvestigatedWithnumericalanalysisintheReynoldsnumberrangeof3001800.AsetoflaminarfloWpredictionsWerepresentedtodemonstrat

4、etheeffectsofthestaggeredratio(Sr)onthelocalNusseltnumber(Nulocal)andthespan-averagedNusseltnumber(Nub).ThecorrectnessofthenumericalanalysismethodWasvalidatedbytheeXperimentaldataandthenumericalanalysismethodcouldbeusedtoresearchanddeveloptheheateXchangerWithvorteXgenerators.KeyWords

5、Cnumericalanalysis9vorteXgenerators9staggeredratio9heattransferenhancement1-6换热板芯的实验研究最近报道比较多9但有关引言涡强化扁管管片散热器流动与传热数值模拟的研究由于涡产生器所产生的纵向涡使冷热流体相未见报道.通过实验开发换热板芯是一种比较通用互掺混9增加流体流动的紊流度等机理来强化传的方法9但如果通过实验开发换热板芯不但需要花热9加在主流上的纵向涡能够以比较小的阻力损失费大量的人力物力9而且受实验仪器精度及外界来增强换热9其主要原因是壁面上的阻力损失主要环境变化影响比较大9并且开发

6、周期长.如果采用取决于主流在壁面法向方向的梯度而不取决于二次数值模拟的方法开发换热板芯9将节省大量的人流的梯度9由于涡强化传热有比较小的阻力损失9力物力9并且可以极大程度地缩短开发周期.除所以现已把这一方法归结为第三代强化传热手段.以上优点外9还可以通过分析流场温度场局部鉴于上述理由9涡强化传热越来越受到重视9并且努塞尔场来指导换热板芯的开发改进9所以采用数研究报道也愈来愈多.有关涡强化扁管管片散热器值模拟的方法开发换热板芯具有重大的现实意义92005-03-05收到初稿92005-05-16收到修改稿.Receiveddate!2005-03-05.联系人!王

7、良璧.第一作者!史百战(1961)9男9副教授.Correspondingauthor!WANGLiangbi9associateprofessor.E-mail!lbWang@mail.lztu.cn264化工学报第57卷并且也是现在科技发展的必然.如何对涡强化扁管管片散热器如此复杂的区域进行数值模拟？涡产生器横向位置,即交错系数Sr改变时对局部Nu~local横断面上的平均Nu产生什么影响？数值模拟的结果b是否与实验数值相一致？本文就以上问题展开探讨.1物理模型和数学方程Fig.3Simulationdomain为便于分析,作以下简化假设=<1>流体物涡强化

8、扁管管片散热器如图1所示