基于FLUENT的某型號板翅式換熱器的性能數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、工業(yè)社會的發(fā)展，離不開能源儲備的有力支撐。積極研發(fā)新的節(jié)能減排技術(shù)、提高能源的使用效率是緩解能源危機的有力措施之一。提高換熱器的換熱效率、改善流道內(nèi)流體的流動情況一直是相關(guān)行業(yè)和科研人員努力的方向。本文采用FLUENT軟件對鋸齒形板翅式換熱器流道內(nèi)流體的流動特性和傳熱特性進行三維數(shù)值模擬，通過對油側(cè)模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和對空氣側(cè)模型翅片四個基本結(jié)構(gòu)參數(shù)進行對比仿真，探索分程封條表面形狀和翅片基本結(jié)構(gòu)參數(shù)對流體流動特性和傳熱特性的影響規(guī)律。本

2、文的主要工作如下:
　　 第一:對本文的研究對象鋸齒形板翅式換熱器進行詳細(xì)的分析說明。為了后續(xù)章節(jié)數(shù)值模擬仿真的進行，對流體力學(xué)相關(guān)基本概念和FLUENT軟件做了簡單的介紹。
　　 第二:根據(jù)研究對象的特點，選定方案②為本文數(shù)值模擬的計算區(qū)域。在對油側(cè)模型做合理簡化處理的基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件對油側(cè)模型進行三維數(shù)值模擬。在對油側(cè)模型溫度場、壓力場、速度場和速度矢量圖進行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，提出7組結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計思路。研

3、究結(jié)果表明，將油側(cè)頂端區(qū)域由直角過渡改為圓角過渡，能在一定程度上提高流體與固體壁面間的換熱效果;對分程封條表面形狀進行改進，能較大程度的提高流體的湍流程度，改善流體流過分程封條表面的流動情況，但是換熱效果的提高是以犧牲壓降的代價得到的;分程封條表面凸起結(jié)構(gòu)或波節(jié)單元的引入都能一定程度的提高流體與固體壁面間的換熱效果，且分程封條表面凸起由內(nèi)凹改為外凸，可以一定程度上減弱流體流經(jīng)分程封條表面時的漩渦流趨勢。
　　 第三:在對空氣側(cè)模

4、型做合理簡化處理的基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件對空氣側(cè)模型進行三維數(shù)值模擬，通過對仿真結(jié)果進行詳細(xì)分析說明，從而研究鋸齒形錯位板翅式換熱器翅片的強化傳熱原理。分四個系列研究翅片基本結(jié)構(gòu)參數(shù)翅高、翅厚、翅片錯齒距和翅寬等對空氣流動特性和傳熱特性的影響。本文研究發(fā)現(xiàn)，在所研究的翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)，隨著翅片高度的增高，單層換熱量隨之增大，同時壓降相應(yīng)的減小。在翅高較小時，壓降隨著翅高變化較為明顯，當(dāng)翅高到一定程度以后，壓降隨著翅高變化較為緩慢

5、。隨著翅片高度的增加，表面換熱系數(shù)和表面平均Nu逐漸增大，翅片的換熱能力變強;隨著翅片厚度的增加，翅片的單層換熱量有一定程度的增加，同時伴隨有壓降的大幅度升高;隨著錯齒距的增加，翅片對流體的擾動作用增大，從而對邊界層的影響變大，提高換熱器的換熱效果。相較于平直翅片，鋸齒形錯位翅片對增加流體擾動，破壞流體邊界層具有較好的效果;當(dāng)翅片寬度減小時，在流體Re不變的情況下，流體會更快的流過單個翅片，從而可以更好利用邊界層的起始段效應(yīng)，從而提高翅