百叶窗翅片的传热和阻力性能试验研究

风洞试验台上对8种不同结构参数的百叶窗翅片进行传热和流动阻力的性能试验。分析比较了翅片长度、翅片间距、翅片高度对其传热和阻力性能的影响，其中翅片长度和翅片间距对无量纲传热j因子和摩擦阻力f因子影响较大，翅片高度影响较小。同时采用3√j/f因子综合评价了8种翅片的强化传热效果。结果表明，翅片长度对强化传热影响最为显著。     

波纹翅片参数对流动传热的影响及多目标优化

采用数值模拟的方法,研究了波纹型翅片的翅高H、翅宽S、振幅A和波长λ对摩擦因子f及传热因子j的影响,并且构建Kriging响应面来近似目标函数与设计变量之间的关系,利用多目标遗传算法MOGA对板翅换热器波纹翅片的结构参数进行优化。结果表明:翅片高H对摩擦因子f、传热因子j及综合性能F_(TEF)的敏感性最为不显著,波长λ和振幅A对摩擦因子f影响显著且分别呈负向增长和正向增长,翅宽S对传热因子j敏感性最为显著且呈负向增长,翅宽S和波长λ对综合性能F_(TEF)的敏感性最为显著且分别呈负向增长和正向增长;在翅片通道雷诺数为800～1 000时,以翅高H、翅宽S、振幅A和波长λ为设计变量,以摩擦因子f最小、传热因子j最大及综合性能F_(TEF)最大为目标函数进行多目标优化设计,得到最佳的波纹翅片参数。     

百叶窗结构参数对管带式散热器流动传热特性影响的研究

本文利用CFD计算软件star ccm＋,建立了管带式散热器空气侧的三维热固耦合模型,分析了不同空气流速和百叶窗结构参数对散热器流动和传热特性的影响,发现阻力损失主要集中在空气进入百叶窗的入口区域,百叶窗的前端传热效果较好,同时计算区域后半部分存在滞止区域;随着百叶窗倾角的增大,传热j因子先增后减,摩擦f因子一直增加,24°时传热j因子达到最大值;随着百叶窗厚度的增大,传热效果变差,摩擦f因子先增后减;百叶窗间距增加到一定程度,传热j因子和摩擦f因子增加缓慢,甚至减小。     

百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响的研究进展

百叶窗翅片作为换热器主要翅片形式之一,其结构对空气侧流动换热特性有着重要影响。本文总结了近年来国内外在百叶窗翅片结构对空气侧流动换热影响方面的研究,包括翅片间距、翅片高度、翅片厚度、翅片深度、百叶窗间距及开窗角度对空气侧换热系数、压降、流动效率、传热因子和摩擦因子的影响。研究表明:传热因子随开窗角度和翅片深度的增加而增大,随翅片间距的增加而减小;摩擦因子随开窗角度的增大而增大,随百叶窗间距的增大而减小;其中,开窗角度与翅片深度分别是影响空气侧流动和换热的最主要因素。最后,在百叶窗结构的基础上,提出了对翅片表面进行处理以及使用新型翅片结构等途径来进一步强化空气侧流动换热的建议。     

空压机内置冷却器的热力性能优化

为了提升空压机内置冷却器的热力性能,选取冷却器的最小结构单元,基于k-ε湍流模型建立百叶窗翅片流动传热的数值模型,分析百叶窗翅片结构参数对冷却器内部流动传热特性的影响。结果表明：增大百叶窗倾角、翅片厚度,气流与翅片之间的对流传热能力增强,流动阻力增加;增加百叶窗间距,冷却器传热效果增强,流动阻力减小。百叶窗倾角为29°、间距为1.6 mm、翅片厚度为0.08 mm时,翅片的综合热力性能最佳。     

基于VB和MATLAB的同心圆热管传热分析与结构优化

建立同心圆热管结构参数计算模型,运用VB和MATLAB软件,并与自编程序相结合,分析同心圆热管传热特性。研究结果表明:单根热管外壁换热系数随着翅片间距的增大而增加,但翅片间距越大,其翅片传热面积越小,翅片间距须大于相邻两翅表面间流体的流动边界厚度之和。凝结换热系数随内管径的增大而减小。经计算,模拟同心圆热管的最佳充液率为43.2%。     

百叶窗板翅式换热器换热与阻力性能数值模拟研究

为了解决百叶窗板翅式换热器的内部性能优化问题,通过对层流稳态下换热器燃气侧的典型流动换热单元进行建模及流动换热分析,得到了单元体内部速度、流线及温度的分布特性,并通过对换热系数、科尔本传热因子、进出口单位压降、范宁摩擦系数的比较,获得了不同燃气入口速度下翅片间距及翅片角度对换热器换热性能及流动阻力的影响。结果表明:在百叶窗翅片角度及其他尺寸参数不变时,当百叶窗间距为0. 7 mm时其换热性能最优,阻力随间距增大而减小;在翅片间距等参数不变而角度变化时,换热性能与阻力均随角度增大而增大,当百叶窗角度从15°增加至30°时,换热性能的增加幅度较为明显。     

H型鳍片管束传热及流阻特性的数值模拟

在对H型鳍片管束的鳍片肋效率、流体物性以及管外壁温度与肋基温度差异分析的基础上,采用数值模拟技术研究了H型鳍片管束各结构参数对管束传热特性、流阻特性及综合性能的影响.结果表明:Nu随鳍片节距和厚度的增大先减小后增大,随鳍片开缝宽度和纵向管间距的增大而增大,随横向管间距的增大而减小;Nu随鳍片高度的增大,在低Re时与鳍片高度成正比关系,在高Re时与鳍片高度成反比关系;Eu随鳍片厚度、高度以及纵向管间距的增大而增大,随鳍片节距、开缝宽度以及横向管间距的增大而减小;综合因子j/f随鳍片高度、开缝宽度的增大而增大,随鳍片厚度、横向和纵向管间距的增大而减小,随鳍片节距的增大先减小后增大.     

履带车用锯齿型翅片传热器结构参数优选与性能研究

利用数值模拟的方法对履带车用锯齿型翅片散热器的翅片间距和翅片切口长度进行结构优选,引入了同功耗强化传热评价指标(performance evaluation criteria,PEC),对比了不同翅片间距和翅片切口长度的散热性能。研究结果表明:翅片间距和翅片切口长度分别为2mm和4mm时,翅片的综合性能最优。根据数值计算结果研制散热器样件,利用风洞试验台对翅片切口长度为4mm,翅片间距分别为1.5、2.0和2.5mm试验样件进行测试,试验结果与仿真结果较一致,误差在10%以内。通过试验数据拟合出适用于三种翅片间距锯齿形传热器在试验的雷诺数范围内的传热和阻力性能关联式,并分析了水侧流速对空气侧传热性能的影响。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响

为了获得管间距对开缝翅片管换热器传热与阻力特性的影响规律,对5种不同翅片管换热器进行了数值模拟研究,并进行了模化试验验证。结果表明:开缝翅片管束的传热和阻力特性与翅片侧气体的Re数有关,随着Re数增大,翅片侧Nu数增大,摩擦因子f逐渐减小;纵向间距S2对开缝翅片管换热器的综合流动传热性能的影响较大。数值模拟与试验结果偏差较小,采用数值模拟方法能够比较准确地分析开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。     

圆弧型开缝翅片管空气冷却器传热与阻力特性试验研究

对3种不同翅片间距的圆弧型开缝翅片管空气冷却器进行试验研究,得到迎面风速在1.0~3.0 m/s空气侧传热与阻力特性变化规律,分析了迎面风速、翅片间距对换热器传热与阻力特性的影响;雷诺数Re在1200~3800,综合性能指标随着Re的增大而增大;当Re1800时,Pf=1.7 mm的综合流动传热性能最好,当Re1800时,Pf=2.5 mm的综合流动传热性能最好;圆弧型开缝翅片管的综合流动传热性能比平直翅片管高。     

基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟

以翅片管换热器翅片结构为研究对象,分析不同翅片厚度和波纹角度时流体在换热器中的流动与换热情况。构建三维数学模型,利用CFD数值模拟了雷诺数为200800范围内,波纹锯齿翅片厚度为0.10.2mm,波纹角度为12°、15°、18°时对翅片的流动及传热因子的影响模拟。结果表明:翅片越薄,波纹角越小,其f因子和j因子越小。但是j因子的变化远小于f因子变化,得到当翅片厚度在0.11mm,波纹角在12°时,j/f因子达到最合适值。     

翅片参数对开缝翅片管换热器换热与阻力性能的影响

在模化试验验证的基础上,通过数值模拟,获得了翅片间距P_f及开缝数量n_s对开缝翅片管换热器性能的影响规律:n_s≤6时,翅片侧Nu和流动阻力均随着P_f增大而减小;n_s6时,翅片侧Nu随P_f增大先减小后增大,而阻力逐渐降低;P_f=3.51～3.97 mm时,随n_s增大,阻力逐渐增大,n_s=4～6时,翅片侧Nu逐渐增大,n_s=6～8时,翅片侧Nu变化较小;P_f=3.97～4.43 mm时,n_s由4片增加至8片,翅片侧Nu和阻力均逐渐增大。根据不同结构的开缝翅片管换热器的综合流动换热性能,提出了P_f与n_s的最佳组合。     

集流槽宽度对同侧出入流水冷式油冷器翅片流动换热性能的影响

本文采用基于Navier-Stokes方程组对同侧出入流水冷式油冷器翅片中冷内却剂的流动情况进行了模拟，研究了翅片两端集流槽宽度对翅片流动换热性能的影响。结果表明，随着集流槽宽度的增加，翅片内部流动死区的面积逐渐减小，冷却剂的对流换热逐渐增强，翅片内部高温区中冷却液的温度逐渐降低；在翅片性能方面，随着集流槽宽度的增加，冷却剂在出、入口间的压降逐渐降低，平均对流换热系数逐渐增加，传热因子j与摩擦系数f之比逐渐增加，翅片综合性能逐渐提高。     

汽车水散热器设计软件开发

为了降低散热器的设计成本并提高计算精度,利用PowerBuilder开发了汽车水散热器设计软件,其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。对比分析试验表明:计算结果具有较高的精度。计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。研究表明:减小翅片间距及增大风速可提高换热性能;减小开窗角度可降低风侧阻力;增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。     

矩形冷却通道填充X型桁架阵列结构的布置方案研究

采用数值模拟方法开展了矩形冷却通道填充X型桁架阵列结构的布置方案研究，分析了2种桁架布置方式(连续X型和离散双X型)、4种双X型桁架间距(P/S=1.5、P/S=1.0、P/S=0.5和P/S=0)以及2种双X型桁架布置方向(方向1和方向2)等方案下矩形冷却通道的流动与传热性能。研究结果表明：与布置连续X型桁架的通道相比，布置离散双X型桁架的通道具有更好的传热性能和综合热力性能，其平均努塞尔数和综合热力系数分别提高了7.05%和1.06%。随着双X型桁架间距的减小，通道的平均努塞尔数、摩擦系数和综合热力系数都呈现出先略有减小后又逐渐增大的变化规律。当双X型桁架间距为P/S=0.5时通道的流动性能最好，当双X型桁架间距为P/S=0时通道的传热性能和综合热力性能都最佳。与方向2相比，桁架布置为方向1时通道具有更好的传热性能和综合热力性能。     

低气压下翅片管换热器空气侧换热特性的实验研究

为研究低气压环境下翅片管换热器空气侧的换热特性,对不同气压环境下空气侧流速和翅片间距对平翅片管换热器空气侧换热特性的影响进行了实验分析。实验环境气压范围为40～100 kPa,换热器迎面风速为1.0～3.5 m/s,翅片间距2～3 mm。研究表明:实验工况下环境气压40 kPa时空气侧传热因子仅为常压下的30.42%～46.41%;低气压环境空气侧流速和翅片间距对空气侧换热的影响趋势与常压数据基本保持一致;不改变换热器结构,环境气压的变化仅影响空气物性,而对空气的流动状态的影响不大;翅片间距影响随Re的减小和环境气压的降低而减弱,两种翅片间距模型空气侧传热因子平均差异在环境气压为100 kPa时为12.07%,40 kPa时缩小为3.00%。     

电机冷却用翅管换热器传热和阻力特性研究

研究了一种电机冷却用新型翅片开孔结构换热器的性能,对三种结构的翅片管换热器进行了换热和阻力性能测试,新型翅片换热器结构为翅片间距2.1 mm且翅片上具有开孔结构,对照组换热器分别为翅片间距2.1 mm无开孔换热器和翅片间距2.3 mm无开孔换热器。试验结果表明,相同Re数下,该种具有开孔结构换热器在所有换热器中换热性能最好,较2.1 mm无孔提升38%～39%,但同时压降损失也最大,较2.1 mm无孔提升41.9%～42.9%。采用j/f评价综合性能,结果显示,Re>6700时,新型翅片换热器性能优于同翅片间距无开孔换热器。文章还对这三种结构翅片管换热器进行了传热和阻力关联式拟合,可为相关理论研究和工程选用提供参考。     

人字形波纹板传热与阻力特性的数值模拟和试验研究

对板式低温多效海水淡化技术中的人字形波纹板式换热器进行了单相流换热试验和数值模拟,试验结果表明其换热系数较高,在低Re数下就能达到3000 W/(m~2·K)以上。通过建立三维模型,运用CFD软件对人字形波纹板内部的传热及阻力特性进行数值模拟,研究了波纹倾角β、波高h和波纹间距λ对人字板传热以及流动阻力的影响,模拟结果与试验值误差都在15%以内。数值模拟结果表明,波纹倾角从30°增大到60°,传热因子j约提高60%,继续增大波纹倾角,传热因子反而降低,摩擦因子f随着波纹倾角的增大而增大;波高从3 mm增大到6 mm,传热因子j约提高5%,但摩擦因子f增大1倍;波纹间距从5 mm增大到20 mm,传热因子j约降低30%,但同时摩擦因子f降低70%。建议板式低温多效海水淡化系统的板型参数:波纹倾角60°,波高3~4 mm,波纹间距15~20 mm。