复合翅片传热与流动特性的数值模拟

结合纵向涡发生器和开缝的优点,提出一种复合强化传热翅片,并对该种翅片的传热与流动特性进行数值计算.由于翅片结构比较复杂,在三角形小翼及X形开缝区域应用阶梯逼近进行网格划分.复合翅片的强化作用在于两方面:一是在三角形小翼和X形开缝后的流场均产生了纵向涡,对流体产生较强的扰动;二是带状开缝的间断表面抑制了边界层的增长,平均...     

基于火积耗散热阻的新型板式省煤器传热分析

建立了新型板式省煤器的传热模型,计算了新型板式省煤器的火积耗散热阻以及空气侧压降,分析了新型板式省煤器结构参数及空气流速变化时,火积耗散热阻及空气侧压降的变化情况。研究结果表明:增大长轴可以减小火积耗散热阻,有利于提高板式省煤器的传热性能,并且空气侧压降变化幅度不大;增大短轴可以减小火积耗散热阻,有利于提高板式省煤器的传热性能,但空气侧压降增大;减小板束间距可以减小火积耗散热阻,有利于提高板式省煤器的传热性能,但空气侧压降增大,尤其是在板束间距小于20 mm时,继续减小板束间距会造成空气侧压降急剧增大;增大空气进口流速可以减小火积耗散热阻,有利于提高板式省煤器的传热性能,但空气侧压降增大,对换热器的磨损也会增加。     

开缝型翅片流动与传热三维数值模拟

通过数值模拟,研究空调系统使用的开缝型翅片的传热与阻力特性。对三种型式的开缝型翅片进行模拟,得出了流场和温度场。通过对比分析发现,双边交替开缝的slit-2型翅片,换热性能最好,X型双向开缝片的性能次之,单边开缝的slit-1型翅片换热效果低于前两种。数值模拟还得出,空气流过slit-x型翅片的阻力最大,流过slit-1型翅片的阻力最小。     

脉动燃烧器不同形式风冷翅片传热与流动特性的数值模拟

结合脉动燃烧器高温燃烧室和尾管部分需要风冷的实际情况,采用数值模拟方法针对几种典型翅片的传热与流动特性进行了数值计算,比较分析了不同形式翅片的表面传热系数、№数和表面摩擦系数,最终为脉动燃烧器风冷翅片选择了较为合理的翅片形式。     

矩形翅片的传热分析与数值模拟

对椭圆芯管矩形翅片和大功率晶闸管用热管散热器偏心圆芯管矩形翅片的传热进行了分析和数值模拟,获得了相应的肋效率曲线,并与已有的近似解作了比较。初步考查了偏心度、材料变物性和翅基温度的不均匀性对偏心圆芯管矩形翅片传热的影响。     

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。     

低雷诺数流动错位翅片传热和压降特性的实验研究

通过对油水板翅式换热器进行的性能试验，得到了低雷诺数流动下板翅式换热器翅片侧传热与阻力特性的数据，在此基础上获得了错位翅片传热因子与摩擦系数的准则关系式，传热因子和摩擦系数的最大计算误差分别为0．62％和1．44％。根据这些准则关系式提出了一个衡量翅片质量的经济系数。     

翅片螺距和翅片高度对折齿型螺旋翅片管束传热及阻力特性的影响

折齿型螺旋翅片管是在平齿型螺旋翅片管的基础上改进而成的一种新型翅片管.为获取其在错列布置下的传热和阻力特性的变化规律,对5组试件进行了模化试验.结果表明:当pf/do在0.096～0.134时,空气侧Nu数随翅片螺距的增大而增大,当pf/do在0.134～0.233时,翅片螺距对于Nu数影响很小;Eu数随着翅片螺距的增大而减小;当Hf/do在0.365～0.471时,存在最优翅片高度,使得空气侧Nu数最大;Eu数随着翅片高度的增大而增大.     

百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性数值模拟

采用数值模拟方法对百叶窗翅片管换热器空气侧传热和流动特性进行研究,分析管排数、开窗角度和翅片间距对百叶窗翅片管换热器空气侧性能的影响.结果 表明:空气侧传热系数随管排数增多而降低,最大降幅约12.5％,压降随管排数增多而增大;低雷诺数下百叶窗角度为20°时换热器具有较好的综合性能,较大雷诺数下25°为最佳百叶窗角度;随...     

直管振动流动传热特性数值模拟

通过Fluent软件求解二维雷诺时均Navier-Stokes方程,对整体振动二维直管内流场的传热进行数值模拟,分析了流体流速及振动参数对流场及温度场特性的影响。结果表明:振动会对直管内流场产生扰流;给直管施加振动后,直管换热强度也增加;随着换热管道的加长,换热效果随着振动频率和振幅的增大,会在低频率和低振幅的换热强度基础上下降,最多下降18.3%。     

翅柱复合型冷却器表面传热性能的数值研究

提出一种用于油液冷却的新型翅柱复合型冷却器,并应用SIMPLE算法对于其二维简化模型在不同工况下的表面传热及流动阻力进行数值模拟。将模拟结果与试验和经验关联式相比较,吻合情况良好,表明此算法和所简化的模型是合理的。根据数值模拟结果研究这种传热表面的传热机理,分析翅柱位置及几何参数对流动与传热的影响,对该新型翅片的推广及优化设计有较大帮助。     

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。     

椭圆管内对流换热与流动阻力特性研究

通过CFD技术,分别对5种长短轴之比的椭圆管管内湍流和层流状态时的换热与流动进行数值研究,分析了流体流动状态和椭圆管长短轴之比对换热系数与流动阻力的影响,并根据数值计算结果拟合出湍流区椭圆管管内换热系数的准则关系式,最后绘制每种类型椭圆管的局部换热系数曲线。研究结果表明:数值计算结果与实验值吻合良好;采用当量直径的方法计算椭圆管内换热系数误差较大;随着雷诺数的增加,每种类型的椭圆管管内阻力系数逐渐减小;而在相同的雷诺数下,随着长短轴之比K的增大,管内阻力系数逐渐增加;每种类型的椭圆管具有类似的局部换热特性,即长半轴两端点处局部换热系数最低,而短半轴两端点处具有最大局部换热系数。     

基于正交试验的涡流发生器传热特性结构数值分析

为进一步提高管壳式换热器壳程换热效率,设计了一种布置于壳程肋片上的仿生鸟喙式涡流发生器。采用ANSYS FLUENT软件结合田口正交试验模拟了矩形通道中鸟喙式涡流发生器的传热特性,分析了纵向高度、斜截角度、迎流攻角、入口距离、流向间距5种结构参数对强化传热和综合热性能的贡献率及最佳结构组合。流动通道为长方体,其长、宽、高分别为1 600,240和40 mm,温度为286.86 K的空气流体从入口以1.491~3.195 m/s的速度流入,通道底部为337.048 K的恒温换热面。结果表明：纵向高度对于强化换热特性的贡献率最高,达到4744%,最强换热效果组合的换热因子较空矩形通道提高了185.71%;迎流攻角对于综合热性能的贡献率最高,达到了总占比的31.35%,利用正交试验分析得到的最强组合较空通道的综合热性能提高了47.82%     

小管径穿片式翅片管三种间距下的换热与阻力特性

对3种基管外径(10 mm)和管间距相同、翅片间距不同的穿片式空气-水换热器的换热与阻力特性进行了试验研究,翅片间距分别为1.0、1.6、1.9 mm.得出了不同翅片间距下的管外换热系数和流动阻力系数以及相应的计算关联式,利用评价指标对3种试件的综合换热性能进行了评价.结果表明:翅片间距对管外换热性能的影响很大;在选择具有合理翅化比的换热器的翅片间距时还需考虑经济性和紧凑度等方面的因素.     

The Flow Resistance and Heat Transfer Characteristics of Micro Pin-Fins with Different Cross-Sectional Shapes

The flow resistance and heat transfer characteristics of deionized water flowing through a rectangular channel (60 mm × 5.2 mm × 0.5 mm) with staggered array micro pin-fin circular, diamond, and elliptical groups are experimentally investigated over Reynolds numbers ranging from 8 to 1,000, and the investigation shows that the flow resistance increases due to the endwall effect and large pin-fins density at low Re. With the increase in Re, the endwall effect is weakened, but the flow resistance still increases due to the appearance of vortex resistance, and the heat transfer is enhanced due to the flow disturbance or transition from laminar flow to turbulent flow. The experimental results are also compared with predictions of the theoretical correlations for the staggered array micro pin-fin groups, and the comparisons indicate that only the correlation related to the diamond shaped micro pin-fin groups approximately agrees with experimental data, and the other correlations do not describe well the flow and heat transfer characteristics covering laminar, transitional, and turbulent states in circular and elliptical test sections.     

Three-Dimensional Numerical Study of Fluid and Heat Transfer Characteristics of Dimpled Fin Surfaces

In the present study, a code based on the nonorthogonal curvilinear coordinates is developed with a collocated grid system generated by the two-boundary method. After validation of the code, it is used to compare simulated results for a fin-and-tube surface with coupled and decoupled solution methods. The results of the coupled method are more agreeable with the test data. Simulation for dimpled and reference plain plate fin-and-tube surfaces are then conducted by the coupled method within a range of inlet velocity from 1.0 m/s to 5 m/s. Results show that at identical pumping power the dimpled fin can enhance heat transfer by 13.8–30.3%. The results show that relative to the reference plain plate fin-and-tube surface, heat transfer rates and pressure drops of the dimpled fin increase by 13.8%–30.3% and 31.6%–56.5% for identical flow rate constraint. For identical pumping power constraint and identical pressure drop constraint, the heat transfer rates increase by 11.0%–25.3% and 9.2%–22.0%, respectively. By analyzing the predicted flow and temperature fields it is found that the dimples in the fin surface can improve the synergy between velocity and fluid temperature gradient.     

波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。