板式換熱器流固耦合分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著能源資源的日益減少，價(jià)格持續(xù)上漲，以及環(huán)境、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題惡化嚴(yán)重，越來越多的國(guó)家充分意識(shí)到節(jié)能的重要性。在傳熱過程中減少能量在熱工設(shè)備中的消耗，強(qiáng)化能源的高效利用率是減少能源動(dòng)力需求、節(jié)約成本和降低功耗損失的重要舉措。論文應(yīng)用數(shù)值模擬方法對(duì)板式換熱器進(jìn)行流固耦合分析，以冷熱雙流體通道模型為研究對(duì)象，模擬分析板式換熱器的流場(chǎng)和波紋板片的結(jié)構(gòu)（應(yīng)力應(yīng)變）場(chǎng)，采用非線性序列二次規(guī)劃算法優(yōu)化了波紋板結(jié)構(gòu)參數(shù)和流體入口速度。
　　

2、論文建立了更加符合板式換熱器實(shí)際應(yīng)用情況的換熱簡(jiǎn)化模型，由三片換熱板組成的冷熱雙流體通道模型，流體之間互不摻雜地在自己的通道內(nèi)流動(dòng)，傳熱過程為冷熱流體通過二者之間的換熱板片耦合換熱。
　　以冷熱雙流體通道模型為研究對(duì)象，應(yīng)用 FLUENT軟件模擬分析板式換熱器流動(dòng)和傳熱及阻力壓降特性。從速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分析中了解板間流體的流動(dòng)特性，并深入研究了冷熱流體的入口速度，波紋板片的波紋傾角與節(jié)高比對(duì)傳熱特性和壓降及阻力特性的影響規(guī)

3、律。
　　基于FLUENT軟件對(duì)雙流體通道耦合換熱模型的單相流的流體分析，把流體分析所得數(shù)據(jù)作為載荷施加到波紋板片上，應(yīng)用ANSYS Workbench軟件對(duì)板式換熱器的波紋換熱板片進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，分析了換熱板片在流體動(dòng)載荷的作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變及總變形情況。
　　以板式換熱器傳熱過程中產(chǎn)生的壓降和火積耗散最小為目標(biāo)函數(shù)對(duì)換熱板結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。首先，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）法對(duì)波紋角、波紋節(jié)高比、流體速度三個(gè)設(shè)計(jì)變量