等节距缩放管内传热数值模拟及场协同分析

采用FLUENT软件对具有不同结构参数的等节距缩放管进行了对流传热数值模拟,研究了缩放角θ、喉径比γ及节距L对传热性能的影响,并用场协同理论进行传热强化分析。结果表明：雷诺数Re在4 138~5 977范围内,缩放角θ越大,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;喉径比γ越小,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;节距L在30~50 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu增大;在50~60 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu基本保持不变;等节距缩放管的缩放节能改善管内流体速度场和热流场的协同程度,提升管内对流传热水平。     

基于Fluent的扁管外带凹坑的蛇形翅片空间内流动与传热性能数值模拟

采用Fluent数值模拟了带凹坑的蛇形翅片扁管换热器空气侧的流动与换热。研究表明:与平直翅片相比较,凹坑对空气的流动产生了很大的扰动,采用凹坑翅片可以显著增强换热效果;在雷诺数Re=520～1 400的范围内,凹坑翅片与平直翅片相比其平均努塞尔数Nu_m增加了18%～24%,同时凹坑翅片比平直翅片的阻力系数f增加17%～28%;在雷诺数Re相同的条件下,随着凹坑半径R(0.8～1.8 mm)的逐渐增大,努塞尔数Nu_m和阻力系数f也逐渐增加;在同功耗条件下,与平直翅片相比较,采用带凹坑的翅片可以获得更佳的传热效果。     

膜片管通道流动与换热过程的数值模拟

采用SIMPLE算法模拟膜片管通道中的流动与换热,分析流场中出现的非线性现象以及不同管束排列方式对换热的影响。物理模型长度为185. 6 mm,高度为92. 8 mm,圆管直径为32 mm。烟气入口温度为400 K,上下两侧固体壁面温度为300 K。假设流动与换热进入充分发展阶段,雷诺数(Re)的取值范围是3 000～25 000,通入不同流速的烟气与两侧的壁面进行换热。结果表明:采用雷诺应力模型(RSM)所得的努塞尔数(Nu)与实验关联式结果最吻合,而且相对误差在5%～17%间;采用直接模拟(DNS)模拟时,稳态到非稳态的临界Re是100;在同一Re时,随着管间距减小,Nu是逐渐增加的,当Re取为25 000,管束水平间距和竖直间距均取为43. 2 mm时,通道换热能力达到最大且相应的Nu是195. 23。     

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。     

矩形翅片椭圆管气侧流动与换热规律的数值研究

利用Fluent软件,在矩形翅片椭圆管尺寸给定的情况下,对椭圆基管偏移位置不同的椭圆矩形翅片管外空气侧层流流动与换热进行数值研究,分析偏置距离与椭圆管短轴半径之比Δx/b和雷诺数(Re)对翅片管空气侧换热和流动的影响。结果表明:在计算的Re数范围内,随着Re数的增加,努谢尔特数(Nu)逐渐增加,阻力系数(f)变化不明显;Δx/b=0.5的翅片管(Nu)数比Δx/b=-0.5的翅片管增大约4.83%~8.7%,Δx/b=0.5的翅片管外空气侧阻力系数比Δx/b=-0.5的翅片管增加约4.3%。就翅片效率而言,Δx/b=-0.5时翅片的效率最高。     

热交换器中强化热工效率的相对比较方法——《TenлозHергеTика》

研究各种不同结构的换热装置在强化热交换过程中对其热工(包括传热和流体流动)效率进行比较的方法。给出了相对比较的条件(包括几何形状、筋片尺寸、给热系数、功率)，并需已知传热与流动阻力之间的关系式，即Nu=f(Re)及ξ=f(Re)。式中：Nu为努塞尔准数；Re为雷诺准数；ξ为阻力系数。根据所推导的准数方程式，给出了计算结果曲线图，可用来分     

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。     

矩形小翼不同排列方式换热特性研究

利用SIMPLE算法及采用RNG k-ε湍流模型对加装矩形小翼的矩形通道进行换热特性研究,采用控制变量的方式,对不同攻角,不同排列方式的小翼进项数值模拟。求测出雷诺数Re,阻力损失f、努塞尔数Nu,传热因子j和综合换热性能JF进行数据分析;研究结果表明,不同攻角下在65°时显现出的综合性能较好,换热特性较佳。在不同排列方式情况下,不等间距排列最优;在足够宽敞的通道中,"一"字型排列的换热情况优于V型排列,差值在1%左右。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

凝结水对换热器空气侧热质传递影响的数值研究

为了深入研究析湿工况下换热器空气侧热质传递与阻力特性,运用Fluent软件及其UDF自编程的方法对湿工况下翅片管换热器的翅片表面冷凝过程进行数值研究。研究表明,Nu数随入口相对湿度和Re数的增大而增大,f随入口相对湿度增大而增大,随Re增大而减小;且相较于实验值,Nu和f模拟值最大误差分别为23.95%和15.01%,最小误差分别为6.67%和7.06%。     

翅片结构对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响

通过对不同开缝数量、不同相对开缝高度的单向开缝翅片管换热器进行模拟,分析开缝数量、相对开缝高度对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律。结果表明:在开缝数量为3～7片时,翅片侧Nu和f因子随着开缝数量的增加而增大,但Nu增幅逐渐减小;将开缝的数量取为5片能得到最好的综合性能;在相对开缝高度为0.3～0.7时,翅片侧Nu和f因子随着相对开缝高度的增加而增大,但当相对开缝高度在0.5～0.7范围内,翅片侧Nu的增幅减小;将相对开缝高度取为0.5能得到最好的综合性能。     

超高层建筑中板式换热器的性能分析

超高层建筑中板式换热器既用于冬季也用于夏季,对两种工况进行对比分析,通过采集工程实际数据进行计算,拟合努塞尔准则关联式和欧拉准则关联式,并计算综合性能因子,然后将换热器在冬夏两个季节的参数进行对比分析。结果显示：该换热器在冬季的换热性能明显优于夏季,换热系数相差125.08%。努塞尔数一次侧相差89.08%,二次侧相差89.18%;雷诺数一次侧相差730.30%,二次侧相差788.57%;综合性能评价指标一次侧相差201.91%,二次侧相差283.41%。     

翅片参数对滴形管矩形翅片流动与换热能力的影响

利用Fluent软件,在翅片周长给定的情况下,对翅片长度不同的滴形管矩形翅片流动与换热进行数值研究,分析L和雷诺数(Re)对管外空气侧换热和流动的影响。结果表明:在计算的Re数范围内,随着Re数的增加,换热系数(Nu)逐渐增加,阻力系数(f)逐渐减小;就翅片管效率而言,L越大效率越高。     

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。     

错列锯齿翅片流动及传热特性的参数化数值与试验研究

采用CD40柴油机油为工作介质,在发动机冷却系统实际工况下,对21种几何尺寸的错列锯齿型不锈钢翅片进行了研究。考察了齿高、齿距、齿开窗宽度、齿厚、齿型角、错齿距对错列锯齿型翅片流动及传热特性的影响,结果表明:在研究参数范围内,齿高为3.2 mm、齿距为14 mm、开窗宽度为1.5 mm、齿型角为70°、齿厚为0.5 mm、错齿距为齿距的1/4时,翅片的综合性能最优。通过仿真数据拟合,得到了基于雷诺数和无量纲参数s/ht、/s、t/b的传热因子、摩擦因子的关联式。70%的传热因子试验值与关联式值的相对偏差在±10%以内;摩擦因子试验值与关联式值的相对偏差在5%~15%,可用于该型翅片的选型和前期设计。     

高度与节距对波纹板性能影响的数值研究

利用Fluent软件,在波纹板基本尺寸给定的情况下,对高度与节距比值不同的波纹板流动与换热进行数值研究,分析高度与节距比值h/s和雷诺数(Re)对板外空气侧换热和流动的影响。结果表明:在计算的Re数范围内,随着Re数的增加,努谢尔特数(Nu)逐渐增加,阻力系数(f)先增后减;就波纹板效率而言,h/s=0.5时波纹板的效率最高。     

雨滴型凹坑流道换热板流动换热性能与优化

基于WORKBENCH,研究了雨滴型凹坑流道换热板的流动换热性能,并对其进行多目标优化研究。以努塞尔数Nu,阻力系数f,综合传热性能η为目标函数,考察了凹坑的前缘半径R_1,后缘半径R_2,凹坑深度H_d,凹坑间距P等结构参数对雨滴型凹坑流道各优化目标的影响。结果表明:雨滴型凹坑流道内的流动分离和涡流碰撞增强了湍流强度,有效强化了传热,并且高传热区出现在凹坑后缘。雨滴型凹坑板的Nu是平板的1.9~4.5倍,阻力系数是平板的2.3~3.5倍,η可达1.42~3.04。凹坑深度H_d对Nu、f、η影响都比较显著,而凹坑间距P对这三者的影响都比较小,当3.5mmH_d4.5mm且25.0mmR_130.0mm时有较好的η。通过对雨滴型凹坑板在1 358≤R_e≤6 926的数据结果进行关联,得到了凹坑板流动换热的准则关系式。     

空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管束外空气的流动与传热特性

研究空冷凝汽器椭圆翅片椭圆管管束外空气的流动与传热特性,对火电站空冷岛的设计与运行具有重要意义.通过CFD模拟,获得了椭圆翅片椭圆管管束外冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷凝汽器冷却空气对流换热平均Nu和摩擦系数f随Re的变化规律,并采用最小二乘法拟合得到了相应的关联式.结果表明:随冷却空气流动Re的增大,Nu增大,f减小.     

槽式太阳能DSG系统集热管内强化传热的数值模拟

为了强化集热管内蒸汽换热,避免管壁温度过高,对槽式太阳能直接产生蒸汽系统(DSG)采用内螺纹管和光管时过热段的传热及阻力特性进行了数值模拟,分析了螺纹高度、螺距和雷诺数对螺纹管内换热特性和流动阻力特性的影响,并与光管的数值模拟结果进行了比较.结果表明:内螺纹管增强了管内蒸汽扰动,提高了集热管换热性能,降低了管壁温度.螺纹管的努塞尔数Nu是光管的1.6～2.4倍,且螺纹高度越高、螺距越小,换热性能越好;螺纹管的阻力系数f是光管的3.1～8.7倍,且螺纹高度越高、螺距越小,f越大.     

汽车换热器翅片传热特性及数值研究

利用SolidWorks三维绘图软件、HyperMesh网格划分工具以及Fluent数值计算软件研究了汽车换热器的翅片传热与阻力特性,分析了翅片高度、翅片节距对翅片传热与阻力特性的影响,得出了翅片传热因子和摩擦因子关于雷诺数以及翅片结构参数的计算关联式,对于实现换热器的高效设计,减少设计周期及成本,以及对汽车换热器的研究和行业的发展具有一定的参考意义。