三邊安裝三角形渦產(chǎn)生器矩形截面通道內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性的數(shù)值研究.pdf

1、板翅式換熱器因其具備效率高、強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛使用在多種工業(yè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)板翅式換熱器換熱能力的要求也明顯提高，為此非常有必要進(jìn)一步提高板翅式換熱器的換熱能力。目前板翅式換熱器常用的增強(qiáng)換熱能力的方法有選用波紋翅片增加橫向渦強(qiáng)度以及換熱面積，選用鋸齒形翅片切斷邊界層等。考慮到二次流可以在不過(guò)多增加流動(dòng)阻力的情況下大大強(qiáng)化傳熱這一事實(shí)，本文提出一種特殊的翅片結(jié)構(gòu)，即在矩形截面通道的其中三個(gè)面上加裝三

2、角形渦產(chǎn)生器來(lái)強(qiáng)化縱向渦強(qiáng)度，并以此達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。
　　本研究選取一周期性計(jì)算區(qū)域，并對(duì)區(qū)域進(jìn)行離散，用固體標(biāo)識(shí)法標(biāo)出三角形渦產(chǎn)生器，然后采用數(shù)值方法對(duì)矩形截面通道安裝渦產(chǎn)生器后的換熱特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。在Pr=0.696-203和Re=200-1000條件下，通過(guò)改變?nèi)切螠u產(chǎn)生器的高度、攻擊角以及其在矩形截面通道內(nèi)的相對(duì)安裝位置，分析模擬努塞爾數(shù)Nu和阻力系數(shù)因子f隨雷諾數(shù)、渦產(chǎn)生器高度、渦產(chǎn)生器與流體來(lái)流方向的夾角以及渦

3、產(chǎn)生器之間的相對(duì)距離大小的變化關(guān)系。最后用二次流強(qiáng)度隨各參數(shù)的變化情況來(lái)解釋這種結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到強(qiáng)化傳熱的機(jī)理，并對(duì)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了多參數(shù)擬合。
　　研究結(jié)果表明矩形截面通道內(nèi)三個(gè)面上的三角形渦產(chǎn)生器可以引導(dǎo)矩形截面通道內(nèi)的流體在向前流動(dòng)的過(guò)程中旋轉(zhuǎn)起來(lái)，由于渦旋運(yùn)動(dòng)在流動(dòng)過(guò)程中不斷得到加強(qiáng)，疊加的渦旋運(yùn)動(dòng)有效的強(qiáng)化了換熱效果；三角形渦產(chǎn)生器能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的二次流使得矩形截面通道內(nèi)大范圍的換熱能力得到增強(qiáng)；在相同雷諾數(shù)下，Nu和f均隨矩形

4、截面通道高寬比和渦產(chǎn)生器相對(duì)間距的增大而減小，隨著渦產(chǎn)生器高度的增大而增大。對(duì)于渦產(chǎn)生器與主流方向的夾角，當(dāng)α<45°時(shí)，Nu和f隨著α的增大而增大；當(dāng)α>45°時(shí)，Nu和f隨著α的增大而減小。在相同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，隨著雷諾數(shù)的增大，Nu均隨之增大，而f均隨之減小。在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響下，二次強(qiáng)度與努塞爾數(shù)有著相同的變化趨勢(shì)，增強(qiáng)二次流強(qiáng)度同樣能起到強(qiáng)化傳熱的效果。換熱介質(zhì)同樣能影響翅片的換熱性能，在一定范圍內(nèi)隨著普朗特?cái)?shù)Pr的增大，翅片的