恒壁温矩形截面螺旋管传热与阻力特性模拟

在恒壁温条件下,采用数值模拟方法,模拟矩形截面螺旋管内不同转角截面流体的速度场、温度场分布,分析几何参数(螺旋直径、螺距、截面积、截面宽高比)对矩形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响。在转角较小时,矩形截面螺旋管内流体二次流作用不明显,速度场、温度场较均匀且呈上下对称分布,随着转角增大,二次流作用加强,导致最大速度向螺旋管外侧外壁面移动,热量由螺旋内侧壁面(距螺旋圆心近的壁面)逐渐向流体中心区域传递。适当减小螺旋直径可提高矩形截面螺旋管传热性能。增大截面积可显著提高螺旋管传热性能,在选择矩形截面螺旋管几何参数时,应优先确定截面积且宜选择宽扁形的截面。与螺旋直径、截面积相比,螺距对矩形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响可以忽略。螺旋管几何参数对圆形截面螺旋管传热性能、阻力特性的影响与矩形截面螺旋管一致,圆形截面螺旋管综合性能(综合考虑传热性能与阻力特性)优于矩形截面螺旋管。