斜截半橢圓柱面強化傳熱和流阻特性數(shù)值模擬.pdf

1、渦流發(fā)生器是一種被動強化傳熱元件，可用于氣-液或氣-汽換熱器空氣側(cè)對流換熱的強化，同時也可有效改善空氣側(cè)流動結(jié)構(gòu)。本文在已有實驗研究基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法分析新型斜截半橢圓柱面渦流發(fā)生器的強化傳熱和流阻特性，為工程應(yīng)用提供有益參考。
　　 對分別布置有單排一對斜截半橢圓柱面、斜截半橢圓柱體、斜截半圓柱面、矩形小翼、梯形小翼、三角形小翼等6種渦流發(fā)生器的矩形通道內(nèi)的空氣流動及強化對流換熱特性進行對比性數(shù)值模擬。并進一步分析斜截半

2、橢圓柱面斜截角α、攻角β、后緣高度h、前緣間距s、距入口間距S、布置方式等參數(shù)對其在矩形通道內(nèi)強化傳熱和流阻特性的影響。數(shù)值模型以已有實驗為參考，數(shù)值方法及結(jié)果進行實驗和網(wǎng)格無關(guān)性驗證，以保證模擬方法及結(jié)果的可靠性。
　　 在強化傳熱效果方面，6種渦流發(fā)生器差距在10％以內(nèi)，層流狀態(tài)下斜截半橢圓柱體和矩形小翼較好，湍流狀態(tài)下矩形小翼較好，兩種狀態(tài)下斜截半圓柱面最差，斜截半橢圓柱面強化傳熱效果略優(yōu)于斜截半圓柱面。在流阻特性方面，斜

3、截半橢圓柱面在較高Re數(shù)的層流流動以及湍流流動工況下流動損失明顯低于其它5種渦流發(fā)生器，湍流工況下流動損失最多可比矩形小翼降低22.45％。在綜合特性(j/j0)/(f/f0)方面，斜截半橢圓柱面在層流狀態(tài)下與三角形小翼相當，比其它渦流發(fā)生器略高；而在湍流狀態(tài)下是最好的，最多可比矩形小翼提高21.88％。綜上可知，斜截半橢圓柱面在流阻和綜合特性方面具有顯著的優(yōu)越性。層流工況下斜截半橢圓柱面參數(shù)對其綜合特性無明顯影響；而湍流工況下α=20

4、°、β=15°、h=5mm、S=100mm、s=30mm、漸擴式布置(前緣低后緣高、凹面相對)的斜截半橢圓柱面的綜合特性最好。
　　 在空調(diào)用空冷器中模擬斜截半橢圓柱面強化傳熱和流阻特性，考慮到空調(diào)空冷器氣側(cè)工況通常為層流，模擬工況設(shè)定為層流流動，并與三角形小翼作比較。結(jié)果表明，2種渦流發(fā)生器強化傳熱效果幾乎相同；斜截半橢圓柱面流阻低于三角形小翼，在較高Re數(shù)下，2種渦流發(fā)生器對叉排管空冷器均具有減阻效果，斜截半橢圓柱面最多可減