以空氣為介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)化換熱理論與數(shù)值計(jì)算.pdf

1、電場(chǎng)強(qiáng)化換熱是一種主動(dòng)強(qiáng)化換熱的方法，以空氣為介質(zhì)在傳統(tǒng)換熱工況的基礎(chǔ)上，通過(guò)施加高壓電場(chǎng)產(chǎn)生的電暈風(fēng)，使換熱表面附近產(chǎn)生較大的流體主體混合，可使強(qiáng)化傳熱效果有明顯的改善，而所消耗的電功耗和傳熱量相比可忽略不計(jì)。EHD(electro hydrodynamics)強(qiáng)化傳熱具有效果顯著、功耗低、易于控制表面熱流等一系列優(yōu)點(diǎn)，其研究逐漸受到重視
　　 本文主要圍繞電場(chǎng)強(qiáng)化空氣換熱展開(kāi)數(shù)值計(jì)算。采用線一板電極結(jié)構(gòu)，對(duì)空氣在高壓電場(chǎng)中的

2、對(duì)流換熱現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬。借此得到電場(chǎng)參數(shù)如電勢(shì)、空間電荷密度、電極數(shù)量、排列方式等在此過(guò)程中對(duì)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的作用關(guān)系。其次，對(duì)CFD軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，添加電流連續(xù)性方程。在本文的模型中，電場(chǎng)的增加有效的強(qiáng)化了求解域空間內(nèi)的對(duì)流換熱。主要得到以下結(jié)論：
　　 首先，電場(chǎng)強(qiáng)化換熱是通過(guò)電場(chǎng)對(duì)空氣分子電離，帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)其他分子或離子的碰撞致使氣流流場(chǎng)從層流變?yōu)橥牧?，從而加?qiáng)了整個(gè)換熱效果；在本模型計(jì)算

3、中發(fā)現(xiàn)，在線電極附近，電場(chǎng)力對(duì)垂直方向的速度變化起主要作用。增加電場(chǎng)后，在靠近線電極處，雷諾數(shù)大大增加，空氣流動(dòng)從層流運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥牧鬟\(yùn)動(dòng).
　　 其次，不同的線板間距對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)化換熱效果影響不同。在本文模型中線板間距在0.02m-0.08m之間，間距越小，電場(chǎng)強(qiáng)化換熱效果越好。線板間距為0.02m時(shí)，增加電場(chǎng)時(shí)局部最大對(duì)流換熱系數(shù)是不加電場(chǎng)的17.1倍，線板間距為0.08m時(shí)，增加電場(chǎng)時(shí)的局部最大對(duì)流換熱系數(shù)是無(wú)電場(chǎng)時(shí)的8倍。

4、>　　 再次，不同線電壓對(duì)電場(chǎng)加強(qiáng)換熱效果有不同影響。在10KV-20KV的范圍內(nèi)，隨著電壓的增大，換熱系數(shù)比逐漸增大，最大值出現(xiàn)在線電壓20kV時(shí)，在線電極附近剖面上，平均換熱系數(shù)是無(wú)電場(chǎng)的時(shí)的11倍左右。而線電極電壓為12kV時(shí)，這一值僅為無(wú)電場(chǎng)時(shí)的8.5倍左右。
　　 最后，線電極數(shù)量及線間距對(duì)電場(chǎng)加強(qiáng)熱換效果也有一定影響。對(duì)于本文所選模型中，兩個(gè)線電極，且線間距為0.3m時(shí)，電場(chǎng)加強(qiáng)換熱效果最明顯，平均對(duì)流換熱系數(shù)與不