顺排翅管的波浪形涡发生器流动可视化研究

格式：pdf
大小：365.04 KB
文档页数：7

下载文档原格式

圆管平板-波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟

圆管平板-波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟周俊杰;刘利武;魏新利;王定标【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2006(025)0z1【摘要】应用软件Fluent对冷凝器常用的平片和波纹翅片管换热器空气侧流动与换热过程进行三维数值模拟.采用求解压力耦合方程组的半隐式方法(SIMPLE)进行迭代计算求解,对平板翅片,均匀波纹翅片和前平板-后波纹翅片三种模型,对进口流速在0.5-5m/s(雷诺数范围140.5～1405)时分别进行了计算,获得所需截面上的场分布图,给出了换热量、压降、单位压降换热量和单位泵功换热量随空气流速变化关系曲线以及拟合努塞尔数、阻力系数和雷诺数之间的对数关系曲线.根据各参数等值线分布图,拟合曲线图,对三种翅片进行对比分析,得到各翅片的流动和换热规律.总之,波纹翅片的传热性能远高于平板翅片,但相应的阻力损失也较大;均匀波纹翅片努塞尔数最大,换热效果最好.【总页数】6页(P396-401)【作者】周俊杰;刘利武;魏新利;王定标【作者单位】郑州大学化工学院,郑州,450002;郑州大学化工学院,郑州,450002;郑州大学化工学院,郑州,450002;郑州大学化工学院,郑州,450002【正文语种】中文【中图分类】TQ0【相关文献】1.波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟 [J], 曹先慧;马贵阳;王雷;姚尧;高艳波;莫海元;刘金彪2.倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟 [J], 张晓霞;周俊杰3.翅高递减波纹翅片管换热器通道内流动与换热特性数值模拟 [J], 武广剑;阴继翔;马建宗4.斜波纹翅片管换热器空气侧特性的数值模拟研究 [J],5.平直开缝翅片和波纹翅片管换热器换热特性的数值模拟 [J], 宋源; 李士雨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纵向涡发生器强化换热的场协同分析_杨泽亮

收稿日期:2002_01_15*基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G2*******) 作者简介:杨泽亮(1947-),男,副教授,主要从事燃烧和传热研究.文章编号:1000_565X(2002)06_0033_03纵向涡发生器强化换热的场协同分析*杨泽亮1 宋卓睿1 宋耀祖2(1.华南理工大学电力学院,广东广州510640; 2.清华大学力学系,北京100084)摘要:通过在流道内安装三角形涡发生器可以产生纵向涡旋.本文以场协同理论为指导讨论了在较低壁温(小于120 )条件下、Re在800~7000范围内,空气介质在强迫对流的情况下,水平加热片上安装三角形涡发生器的强化换热机制.关键词:纵向涡;涡发生器;强化换热;场协同中图分类号:TK124 文献标识码:A换热器中广泛存在着平板式层、湍流边界层矩形通道.国外一些研究对矩形通道安装纵向涡发生器后的流场和温度场进行大量的实验[1],显示了纵向涡发生器后的涡旋结构并测量了当地温度,发现换热系数提高很多.纵向涡在尾迹区带动下游流体旋转冲刷壁面,并驱动流体从四周流向中心,破坏了热边界层的发展,提高了换热系数;并且在一定的压力梯度下,纵向涡可以很稳定并延伸至很远的下游区域.本文用场协同理论的新观点[2]对纵向涡强化换热的实验结果[3,4]进行了分析.1 实验简介1.1 实验台组成实验在一个专门设计的层流、过渡流低速风道内进行[3].实验装置主要包括:压气机、稳流段、渐缩通道、实验风道和扩压段.测量系统包括:毕托管流量计、测温热电偶和红外热像仪.风道尺寸600m m 300m m 40m m(长宽高).空气的速度范围为0.4~4m/s.加热温度范围为0~120 ,风道的底面为一块300mm 600 mm、厚度为0.06m m的Ni20Cr80加热片,顶面为张紧的超薄塑料薄膜,左右侧为绝热板.加热片通过调压器来改变加热功率.三角形涡发生器(DW VG)翅长l=40mm,翅高H=20mm.平行布置时,产生单涡;成对布置时产生涡偶.本文实验中,在距离加热片入口X1=60mm处布置了一排3对三角翼涡发生器,如图1所示.它们沿轴线对称分布.成对布置时翅片前端间距s=2mm.图1 涡发生器布置示意图F ig.1 Schemat ic diag ra m o f D WVG co nfigura tio n为减少散热损失,在加热片下面包覆一层矿渣棉绝热层.用精密水银温度计(刻度0.1 )和铜-康铜热电偶分别测量通道进出口空气和加热片下面各点的温度.通过热电偶和红外热像仪对加热片表面温度进行检验,以确定加热片的表面黑度.1.2 实验原理实验中,测定纵向涡强化换热面侧的换热系数的方法是让空气流过电加热片,在热平衡的条件下,测定空气和加热片之间的换热量Q、换热表面平均温度t w和空气的平均温度t f,以及换热面积A,然后按照牛顿冷却公式Q=h(t w-t f)A来求取A区域内的平均换热系数h.使用红外热像仪,可以方便地求得局部和整个加热面的平均温度.由于翅片华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第6期Jo urna l o f South China U niversity of Techno log y V o l.30 N o.6 2002年6月(Na tural Science Editio n)June 2002的面积比加热片面积小很多,且为线接触,热阻大,计算中未将翅片作为扩展受热面积.1.3 实验内容及结果分析将三角翼作为涡流发生器,垂直安装在壁面上,在矩形通道内层流和过渡流条件下产生纵向旋涡或涡偶,形成对壁面边界层的干扰和强化换热.根据强化换热的效果,对涡发生器的参数进行优选,找出涡偶的合理布置形式.在研究纵向涡对换热表面的强化换热效果时,可以看出,强化换热的增强趋势是在Re=800~ 1000时上升得不很明显,在Re=1000~4000时则迅速加大,而过了6000后则开始下降.由于实验风道阻力很小,阻力变化更小,所以没有在实验中测量加装涡发生器后的阻力变化.在下一步工作中,将调整实验设备,进行阻力实验.2 场协同分析2.1 纵向涡对平均换热系数的场协同分析本文的实验为水平通道层流流动边界层的换热实验.二维层流边界层的能量方程[1]:c p u T x+v T y= y k T y(1)式中: ,c p和k分别为流体的密度、比热和导热系数;T是温度,K;u和v是速度.对方程(1)在热边界层内积分t0 c p u T x+v T y dy=-k T y w(2)式中, t为热边界层厚度,下标w表示壁面参数.在本文的实验中,温度变化范围不大,物性参数可近似取为常数.将(2)式改写为矢量形式t0 c p(u T)dy=-k T y w(3)式中,u T=|u|| T|cos .u是速度矢量, T是温度梯度, 是u和 T之间的夹角.在 = 90 时,相当于纯导热的情况.由热边界层的厚度 t,板面温度与边界层外流体的温差,可以得到不同x处的导热热流q d:q d=t w-tt k上式中,下标表示边界层外参数;t为温度, .表面辐射热流为q r,q r=c0 T w1004-T1004上式中,c0是黑体辐射系数, 是黑度.因此,可以得到由于对流存在,即相当于有内热源存在的换热为-k T yw=q l-q r-q d,上式中,q l为电加热板热流,可近似看为恒热流.又有q l-q r-q d=h x(T w-T )上式中,h x是纯对流引起的当地对流换热系数.因此,(3)式变为c p t0(|u|| T|co s )dy=h x(T w-T )引入无因次变量, u=uu, T=T(T w-T )/ t,y=yt,T w>T ,可得到:Nu x=Re x Pr 10(| u|| T|cos )d y 为了方便比较加纵向涡发生器与不加纵向涡发生器的换热效果,假设速度和温度在边界层中分布为u -uu=1-y322,T-TT w-T= 1-y3232,取co s 为边界层中的平均值, 是速度边界层厚度,在此近似 = t.由假设得u=1-1- y322, T=-94y- y52,则Nu x=47Re x Pr co s求出全板长上的Re x的平均值:Re x=uvLx dxL=u L2上式中, 是定性温度下空气的运动粘度.Nu x已由实验得出,所以cos =74Nu xRe x Pr代入没有加涡发生器的Nu x1和加了涡发生器的Nu x2,则可计算出co s 1和co s 2,进而求出 1和 2.当然,求出的是一个平均的夹角.2.2 实验的场协同分析结果不同Re下,有、无涡发生器时换热情况比较如表1所示.Re的特征尺度d为风道的水力直径.为方便计算,取Re为1000时的通道中空气的平均温度为定性温度.34华南理工大学学报(自然科学版)第30卷表1 不同Re 下有、无涡发生器时换热情况比较*T a ble 1 T he co mpar ison o f hea t tr ansfer w he ther DW V G s ar e used or not w ith diff ere nt Re numberRe Re x h s1h r1h d1h 1Nu x 1cos 11无涡发生器h s2h r2h d2h 2Nu x 2cos 22有涡发生器h 2-h 1h 1 2- 11800680012.7 1.580.5210.60111.80.04187.613.7 1.550.5211.63122.70.04587.49.7%0.26%1000850012.5 1.530.5810.39110.20.03388.116.0 1.430.5813.98148.30.04487.534.5%0.73%20001700012.8 1.400.8210.58112.80.01789.017.5 1.300.8215.38164.00.02488.645.4%0.49%30002550013.0 1.36 1.0010.64113.70.01189.418.7 1.25 1.0016.45175.80.01789.054.6%0.39%40003400014.5 1.30 1.1512.04129.00.009589.521.1 1.20 1.1518.74200.70.01589.255.6%0.34%60005100016.6 1.25 1.4113.94149.70.007489.625.5 1.15 1.4122.94246.20.01289.364.5%0.30%80006800022.11.171.6319.30206.80.007689.631.71.111.6328.96310.30.01189.350.0%0.24%*h s 为加热板实测的总换热系数,W (m 2 )-1;h r 为加热板对空气的辐射量折算成的对流换热系数,W (m 2 )-1;h d 为对空气的导热量折算成的对流换热系数,W (m 2 )-1;h 为对流引起的对流换热系数,W (m 2 )-1;Pr =0.698.从表1的数据结果可以看出:(1)加了纵向涡发生器之后,速度与温度梯度的夹角减小,使得u T 增加,传热效果得到了强化.同时,还可见到,由于是接近90 的角,所以的很小变化,也会使得cos 变化很大.(2)不同Re 下的强化换热效果不同,强化百分数随着Re 的增加先增加,后减少.这是因为在Re 较小时,传热以导热为主, 较小(偏离90 较多),即对流换热量较小,在换热过程中所占比例较小,虽然加了纵向涡发生器后,( 1- 2)/ 1较大,对流换热得到显著加强,最终的传热强化效果仍然较差;而Re 增大时, 增大,对流换热所占比例和量都增加,同时,( 1- 2)/ 1减小,纵向涡强化对流换热的作用减小,两者作用的综合使得Re =6000传热得到最大强化;Re 继续增大,流体本身已接近或达到紊流状态, 很大(接近90 ),但是因为角度变化率( 1- 2)/ 1很小,纵向涡的强化换热作用减弱,因而传热强化效果受到影响.3结论纵向涡发生器使主流中增加了二次流,二次流在垂直加热板的分量改变了速度场的方向,减小了速度场和温度场之间的夹角,相当于减小了速度和温度梯度的夹角,从而强化了传热.参考文献:[1] Fie big M.V or tices,g ener ato rs a nd hea t tra nsfer [J].Tr ans I CHem E(A),1998,76(2):108-122.[2] 过增元.对流换热的物理机制及其控制:速度场与热流场的协同[J].科学通报,2001,45(19):2118-2121.[3] 姚刚,杨泽亮.纵向涡强化传热的实验研究[J].实验力学,2001,16(2):158-162.[4] 杨泽亮,姚刚.水平矩形通道内纵向涡发生器强化传热的研究[J].华南理工大学学报,2001,29(8):30-33.A n A nalysis of the Vortex Generators Heat Enhancementwith the Field Synergy TheoryYa ng Ze_lia ng 1Song Zhuo _rui 1Song Yao _zu2(1.C olleg e o f Ele ctric Po wer ,So uth China U niv.o f T ech.,G uangzho u 510640;2.D ept.of M echanics,T singhua U niv.,Be ijing 100084,China)Ab stract:Delta wing let vor tex generato rs (DWV Gs)can generate longitudinal vor tex es in a channe l.This paper studies the heat tr ansfer enhancement be tw een a heating surface a nd f low ing a ir,in the co n text o f f orcing flo w,w ithin low w all temperature up to 120 and Re num ber f rom 800to 7000.The field synergy theory is used to a na lyze the pr inciple o f heat transfer enhancement,w hich is caused by sticking DWVGs on the inner plane o f the channel.Ke y words:lo ng itudina l vo rtex;vo rtex gene rator;heat transfer enhancem ent;field sy ne rgy第6期杨泽亮等:纵向涡发生器强化换热的场协同分析35。

流体涡漩产生及可视化测量系统设计

流体涡漩产生及可视化测量系统设计
陆星 U ，邱炜杰、薛蕙蓉 \ 梁鸿耀、唐师哲 \ 钟睿 1，张伟 U ( 1 . 暨南大学理工学院学生创新实践工作室，广东广州 510632; 2 . 暨南大学大学物理实验中心，广东广州 510632 )
根据实验的要求，可以调节挡板的T .作模式、人水深度以及水平划动的速度3 挡板设有矩形划动、梯形划动和：角形划动的工作模式，可以控制挡板的运动情况。挡板水平运动速度的调节范围为10~22 c m /s , 最小步长为 1 c m /s 。抖板人水的深度范丨f l 为0~4 c m , 最小步长为 0.1 c m 。
收稿日期：2020-09-28 基金项目：暨南大学 2 0 2 0 年滚动资助教改项 li “ 基于合作学习理论的物理创新实验教学改革研究与实践 ” （JG2020005 ) 作者简介：陆星（1987— ) , 男，浙汀. 点兴 . 硕十，实验师，现主要从事天体测量、线上教学平台、实验宰管理、机器人方面的教学与科
本文根据卡门涡街装置产生尾迹涡的原理，对传统的卡门涡街实验装置进行了改进，并在装置外围添加摄像头以实现可视化分析。实验水箱大小为7〇〇 _ x 500 m m x 300 m m ,装置总尺寸为 80 m i n x 55 m m x 50 m m ，亚克力挡板的尺寸为200 m m x l 0 0 m m x 3 m m ，框架尺寸为 900 m m x 600 m m x 400 m m , 其材料为钥合金型材，单根钥合金型材横截面积为20 m m x 20 m m , 装置整体设计图和实物如图2(a )和 2(b )所示。

带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究

ＬｈｈａＬｉｅｕＳｉ，ｉｈｕＱ（ｏｅＥｇｅｒｇＳｈｏ，ａｊｇＮｒａＵｉｒｔ，Ｎｎｉｇ１０２Ｃｉ）ＰｗｒｎｉｅｎｃｏｌＮｎｉｏｌｎｅｓｙａｊ０４，ｈｎｎｉｎｍｖｉｎ２ａ
ｔａｔｅｗｎｌｓｈｎｏｈｒｔｏａｇｅ．
Ｋｙｏｄ：ｏｇｕｉａＶ￣ｘＧｎｒｔ（Ｖｓ，ＨａｔｎｆｎａｃｍｅｔＮｍｒａｓｌｉｎｅｗｒｓＬｎｔｄｌｏｅｅｅｏＬＧ）ｅｔｒｓｒｈｎｅｎ，ｕｅｃｉａｏｉｎａｒｓａｅｅｉｌｍｕｔ
低温与超导第３８卷第４期
制冷技术
Ｒｅｒｇｒｔｏｆｉｅａｉｎ
Ｃｙ．Ｓｐｒｏｄｒｏ＆ｕｅｃｎＶ１３Ｎ．ｏ．８ｏ４
带有纵向涡发生器的翅片管的流动与传热数值研究
鹿世化，李奇贺
．
（南京师范大学动力工程学院，南京２０４）１０２
ＬＧ的翅片管换热器进行了研究。文章分别针Ｖｓ
（以下简称ＬＧ）Ｖｓ同时满足以上三种强化传热的机理。另一方面，ＶｓＬＧ便于加工的特点使得其在
近十年来得到的研究和应用越来越多。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｈｅｔｔｎｆｒｃａａｔｒｔｓａｄｆｕｄｆｗｓｕｔｒｆｆ－ａｄ— ｔｂｅｔｅｃａｇｒｗｉｏｇｔｄｎｌｖｒｘａａｓｅｈｒｃｅｓｉｎｉｏｔｃｕｅｏｎ — ｎ — ｕｅｈａｘｈｎｅｔｌｎｉｉａｏｔｒｉｃｌｌｒｉｈｕｅ

超声导波在管道中传播的可视化模拟研究

图 3 激励的正弦信号波形 Fig. 3 Excited signal of sine wave
t/ ms
0. 027 5 0. 032 5 0. 037 5 0. 042 5 0. 047 5 0. 050 0
F/ N
- 30. 9 - 80. 9 - 100 - 80. 9 - 30. 9
ur = U r ( r) co s ( nθ) co s (ωt + kz ) ,
(3)
uθ = Uθ( r) sin ( nθ) co s (ωt + kz ) ,
(4)
uz = U z ( r) co s ( nθ) sin (ωt + kz ) 。
(5)
式中 : ω为圆频率 ; k 为波数 ; n 为周向阶数 ; ur , uθ , uz 分别为径向、周向和轴向位移分量 ; U r ( r) , Uθ( r) ,
数变量。当 n = 0 时对应于轴对称模态纵向和扭转模态的位移 , n = 1 , 2 , 3 , …时对应于弯曲模态的位
移。求解导波在管道中的运动方程 ,最终归结为解以下频散方程 :
c11 c12 … c16
D=
c21 c22
⁝⁝
…
c26
⁝
= 0。
(6)
c61 c62 … c66 当 n = 0 时 ,由上可知导波的模态为轴对称 , 则频散方程可分解为两个子行列式的积 : D = D1 · D2 = 0 。
0
2. 3 求解控制
在上述工作完成后 ,打开求解控制 ,设置求解分析时间为 0. 003 05 s 、输出文件的步数 100 步和格
·34 ·
海军工程大学学报第 20 卷

翅管式换热器中采用环形和三角形小翼涡发生器的流动可视化研究

了很多间断表面的翅片形式。尽管间断表面可以大大提高传热性能，但是带来的压降损耗也很大。因此，与普通
间断表面相比，第三代强化表面得到了更多重视。第三代强化表面采用纵向涡发生器，使流场产生旋转［。２这种旋转流场一般可以分为横向和纵向涡。１横向涡的旋转轴垂直于流向，而纵向涡的旋转轴与主流方向平行。纵向涡一般围绕基本流旋转，并显示出三维特性。一般来说，纵向涡对强化传热的效果远比横向涡好【３】。纵向旋转在增强传热的同
・
器
－ ● ●
Ｉ＿
－
■
．
－●
－ ●
Ｉ
一
‘
＿
－
－＿＿
● ＿＾ ●
－ ● ● －
■
－
一－
■
●
．．一
Ｉ
●
Ｉ
●
一・Ｉ＾，一
■
■
ａ－
■
ｄ双向百叶窗型
ｅ单侧开缝片
维普资讯
２００６正
国
外
核
动
力
第２期
翅管式换热器中采用环形和三角形小翼涡发生器的流动可视化研究
Ｃｈ — ｕｎＷａｇｉＣｈａｎ
（台湾工业技术研究院能源实验室）
摘要：研究了翅管式换热器带放大尺寸的两种涡发生器和不带涡发生器的一种平翅片的
关键词：涡发生器；翅管式换热器
１简介板式翅管换热器由许多插入各自翅片孔中的传热管组成，通过各种膨胀管子的方法使传热管彼此间距合适并固定安装在后部。在工程中，翅管式换热器得到广泛应用，包括空调、工业气体加热器和冷却器。翅管换热器的典型应用中，气侧热阻一般占总热阻的９％以上，０因此，增强气侧换热非常重要。第一代翅管换热器的翅片样式是连续的平直翅片和波状翅片，见图ｌ、ｂ。这种翅管换热器的特点是可靠和耐用相对较好。然（）ａ而，它相对较低的传热性能推动了第二代强化传热表面的开发，例如裂缝式翅片和百叶窗式翅片ｆｌ－）图（－］ｃｅ。第二代是不连续表面，其特点是扩大了强化传热机理，例如，边界层再启动、尾迹控制和流动扰动。Ｗａｇ】回朔了最近的专利，并进行了归纳，介绍ｎＩｌ

带有纵向涡发生器的翅片管的流动和传热数值的研究共25页PPT

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
带有纵向涡发生器的翅片管的流动和传热数值的研究
16、自己选择的路、跪着也要把它走完。 17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。

2006年《国外核动力》总目次

核电站蒸汽发生器的更换 …………………………………………………………………………丁训慎（２３）
带空间周期性涡发生器的平直通道中的非稳态流动和传热
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
译（２４）
ห้องสมุดไป่ตู้
高优值ＩｇｂＳＴ２ｍ立方体热电材料…………………………………………………商佳程译（１￣ＡＰｍｂｅ＋５）
黄军译（６５）
６３
维普资讯
钍基核燃料循环和发展现状 ……－ ……………………………………………… ………………“ 戴
波（１１）
核安全重要设备和系统的定期试验以及再鉴定试验……………………………………………周平（６１）
强迫对流沸腾模型中的分布参数ｃ的新计算公式…………………………………………冷洁０利用ＭＣＰ程序进行ＥＲ２冷中子源的中子概念设计…………………………………刘同先ＮＴＲ蒸汽发生器管子降质机理对安全的意义……………………………………………………陈凡位错多结和应变强化…………………………………………………………………………商佳程
核燃料的可靠供应……………………………………………………………………………商佳程译（ｏ６）必然的核能……………………………………………………………………………………刘孜睿译（３６）
第４期
核燃料循环和材料技术………………………………………………… ………………・・朱常桂摘译（２）再现性事故：有关核安全的问题… ………………………… ………… …………………・・张永波译（８）

纵向涡发生器强化换热特性的研究

图４ｂ中的矩形翼涡发生器，６。０时的情况和９。０时
相差不多，但比３。Ｏ时要好。总体上说，当０＝０ｃ６。
（）测量萘试件的有效升华面积；５
（）更换试件，６按步骤１— ５重新进行下一组实验。
时，三角形翼涡发生器表现出最好的对流换热特
维普资讯
石
油机械
２０年０６
第３卷４
第４期
（４）重复辅助过程，测量辅助升华质量
（，则在计时时间内的有效升华质量为（。ｍ）ｍ一
ｍ２＋ｍ３；）
角６。０时的对流换热特性好于９。Ｏ时最差；而０，３。
摘要采用热质比拟萘升华技术对２种翼形涡流发生器的对流换热特性进行实验研究。在实验雷诺数范围内，分别测量了三角形翼和矩形翼２涡发生器在３、６种００和９。同迎流角下的对Ｏ不
流换热特性，得到了平均和局部对流换热实验曲线，并用场协同理论进行了换热机理分析。研究
对浓度场的干扰，从而确保实验精度。风速通过可控硅调节直流电动机的输入电压来实现；升华质量
采用德国产ｓｔｉＰ２Ｓ型电子天平测量，其ａｏｎＣ２４ｒｒｓ
・北京市重点实验室开放基金项目。
（）计时结束，关机，取出萘试件进行第二３
次称重（：；ｍ）
ｙ
：
０— —
ｔ々
豢件。｜试＼翔Ｉ
２
－＾
３
４ ×】’ ０ ● 涡发生器Ａ蒸１
特尺寸Ｉ征

波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟研究的开题报告

波纹翅片管换热器空气侧流动换热特性的数值模拟研究的开题报告一、研究背景与意义波纹翅片管换热器是目前工业上常用的换热设备之一，其具有较高的传热效率、强化传热和抗污染能力等优点。

空气侧是波纹翅片管换热器的主要传热部分，其流动换热特性直接影响换热器的整个传热效果。

因此，深入研究波纹翅片管换热器空气侧的流动换热特性，对于提高换热器的传热效率和优化其结构设计具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在通过数值模拟的方法，研究波纹翅片管换热器空气侧的流动换热特性。

具体研究内容如下：1. 建立波纹翅片管换热器的数值模型，采用计算流体力学（CFD）方法对其空气侧流动换热特性进行模拟分析。

2. 探究不同波纹翅片管换热器结构参数（如波纹角度、翅片高度、翅片密度等）和操作参数（如风速、进口温度等）对空气侧流动换热特性的影响，得出其最佳设计参数及工作条件。

3. 对比分析波纹翅片管换热器和其他换热器的流动换热特性，探究其相对优势和不足，为今后的换热器研发提供参考。

三、研究方法和技术路线本研究采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，使用ANSYS Fluent软件建立波纹翅片管换热器的三维实体模型，通过设置不同的边界条件和物理模型，对其流动换热特性进行模拟分析。

研究技术路线如下：1. 建立波纹翅片管换热器的三维实体模型，包括几何结构和材料参数等相关信息。

2. 进行网格划分和质量控制，确定合适的网格密度和尺寸。

3. 设定边界条件和物理模型，包括入口边界条件、出口边界条件、气体运动模型、传热模型等。

4. 进行仿真计算，得到波纹翅片管换热器的流动场和传热场的分布情况。

5. 对模拟结果进行分析和评估，探究不同参数对流动换热特性的影响，得出最佳设计参数和工作条件。

6. 对比分析波纹翅片管换热器和其他换热器的流动换热特性，并对其相对优势和不足进行讨论。

四、预期成果1. 建立波纹翅片管换热器的数值模型，实现对其空气侧流动换热特性的精细化模拟。

过渡流下顺排圆柱列流动特性的可视化实验

酝葬糟澡蚤灶藻则赠阅藻泽蚤早灶驭酝葬灶怎枣葬糟贼怎则藻
圆园20 年 1 月
过渡流下顺排圆柱列流动特性的可视化实验
周杰，张文俊，喜冠南
（南通大学机械工程学院，江苏南通 226019）
摘要：为研究过渡流下顺排圆柱列的流动规律，搭建了开式循环水槽。利用粒子图像测速（PIV）技术，在确定纵向间距（PT）及雷诺数（Re）的情况下，改变横向间距（Ps），从而对顺排圆柱列的瞬时场及时均流场进行可视化实验研究。实验结果表明在 Re=150，PT=2.5D，Ps=2D~6D 的工况下，上游圆柱与下游圆柱间距直接影响圆柱列流场换热效果。当 Ps 在 2D~3D 之间，上游圆柱与下游圆柱之间流场为回流死区，该区间换热效果差；Ps 由 3D 增加至 4D 时，上游圆柱与下游圆柱之间流场由稳态变为非稳态；Ps 由 4D 增加至 6D 时，上游圆柱与下游圆柱之间流场区域的洗刷效应减弱，且 Ps=4D 时，该区域的周期性更加明显。关键词：顺排圆柱列；粒子图像测速；开式循环水槽；尾流；涡脱；周期性中图分类号：TH16；TK124 文献标识码：A 文章编号：员园园员-3997（圆园20）01-0140-04
粤遭泽贼则葬糟贼：In order to study the flow characteristics of in -line cylindrical column in transition flow，the open cyclic water tunnel and is set up in the experiment. The visualization experiments of in-line cylindrical column about instantaneous field and time-mean field are performed by using Particular Image V elocimetry （PIV）method of fixing the?longitudinal?spacing and Reynolds number，and then changing the horizontal spacing. The experimental results demonstrate that the heat transfer effect of the flow field is directly affected by the spacing between the upstream cylinders and the downstream cylinders in the case of Re=150，PT=2.5D，Ps=2D~6D. W hen the horizontal spacing is changed between 2D and 3D，the flow field between the upstream cylinders and the downstream cylinders is a dead zone with poor effect in heat transfer. W hen the horizontal spacing is increased from 3D to 4D，the flow field between the upstream cylinders and the downstream cylinders is changed from steady state to unsteady state. W hen the horizontal spacing is increased from 4D to 6D，the scouring effect of the flow field between the upstream cylinders and the downstream cylinders decreases.In the case of the horizontal spacing is 4D，the periodicity of the region is more pronounced. Key Words：In-Line Cylindrical Column；Particular Image Velocimetry；Open Cyclic Water Tunnel；Wake；Vortex Shedding；Periodicity

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟曹先慧;马贵阳;王雷;姚尧;高艳波;莫海元;刘金彪【摘要】基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型，在不同送风速度工况下，分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟，分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律，得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。

结果表明，换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大；换热量随着送风速度的加快而增加，压降及出口温度随着送风速度的加快而降低；翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性，导致换热管背风侧存在明显的传热“死区”。

%Based on finite volume method ,a three-dimensional calculation model of a wavy fin exchanger was built up for fluid-flow and heat-transfer study ,and using CFD software ,numerical simulation were carried out for fluid flow and heat transfer inside the heat exchanger of 6 different inclination angles under conditions of different air velocities .The variations of the temperature field ,pressure field and velocity field in the channels were analyzed ,and the variations of heat transfer , pressure drop and outlet temperature with the inlet velocity were obtained .The results show that the heattransfer ,pressure drop and outlet temperature increases with the increase of the corrugation inclination ;the heat transfer increases while the pressure drop and outlet temperature decreases with the rising flow velocity ;obvious non-uniformity of flow and heat transfer exists between the fins ,resulting in obvious heat transfer "dead zone"at the leeward side of the heat transfer tube .【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P43-46)【关键词】波纹翅片;对流换热;数值模拟【作者】曹先慧;马贵阳;王雷;姚尧;高艳波;莫海元;刘金彪【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001; 胜利油田森诺胜利工程有限公司，山东东营257000;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001;武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司，湖北鄂州436002【正文语种】中文【中图分类】TE965;TB657.5波纹翅片管换热器是一种新型高效的紧凑型换热器，在能源、化工、制冷、航空航天等多种领域被广泛应用。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

维普资讯
２００６正
国外
核
动
力
第ｌ期
顺排翅管的波浪形涡发生器
流动可视化研究
Ｃｈ－ｕｎＷａｇｉＣｈａｎ
（台湾工业技术研究院能源实验室）
摘要：本文详细描述了有或没有涡发生器的扩展的翅管式换热器的流动可视化结果。对三种顺排翅管式换热器进行了测试，包括一种平翅片和两种波浪形涡发生器。平翅片在ｍ为５０，０时由换热管产生的马蹄涡不显著，在第一排管和第二排管之间看到了一个很大的二次流循环。当安装了涡发生器之后，这种再循环现象几乎消失，同时显著地增强了马蹄涡在圆管上的撞击运动，得到了更好的混合特性。这种涡发生器的摩擦损耗比平翅片大２％５５％。５在平直翅片上采用涡发生器所造成的压降损耗与ｍ的关联不大。
进强化传热效果，而且压降损耗也相对较小。这是因为壁面摩擦系数与主流速度的导数有关，与翼展跨距和普通速度无关。翼展和普通速度使涡发生器具有二次流的特征。ｒ强化传热与二次流有关，并带有少量的壁面摩擦损耗。因此，纵向涡很适合用来进行Ｊ强化传热。最初报道强化传热的是Ｅｗｒ和Ａｋｒ，他们称局部平均传热系数可以比ｄａｓｌ｛ｄｅ
兰角形小翼涡发生器
图Ｉ各种类型的涡发生器
近年来，涡发生器在紧凑式换热器上的应用得到了足够的重视。众所周知，在紧凑
式换热器中采用表面强化的方法可以整体提高传热性能。Ｆｉｆｉｇ）ｂ３指出，强化表面有三种主要的强化传热机理：①变化中的边界层；（转或漩涡；璇 ③流动的扰动或强化的紊流。
◇
Ｑ形或波浪形
双侧轮
态分为横向涡和纵向涡。横向涡的旋转轴垂直于流向，而纵向涡的轴向与
主流方向平行。纵向涡流动一般围绕
二角翼
矩形翼
一角形小翼涡发生器
基本流旋转，并显示出三维特性。一般来说，纵向涡的强化传热效果远比横向涡好Ｌ。２Ｊ
５１
维普资讯
３结果与讨论
图４显示了Ｐ５０５０和３０为０、ｌ０３０时，
平翅片高出４％。在紧凑式换热器中应用涡发生器方面，Ｆｂ￣他的助手们［１全面研０ｉｇｉ７０－】
究了翼形和三角形翼形涡发生器的作用，并且写出了详细的报告。本文的研究主要集中于新型涡发生器的可行性，特别是针对标准的翅管式换热器。
２实验装置
实验在水箱中进行，如图２所示。在图２ａ中可以看出，把自（）来水引入水箱，水流
现象，注入端口既可以放在中央，也可
收缩静止
数据采集系统
ｒＵ－［；－－］阿ｉ
，
以放在靠近擘面的地方来研究轨迹的行
为，见图２ｂ。增加的染料注入Ｌ置在（）１
臼
流量计泵
（）ａ
差压变送器
变极器
丙烯酸管的背面，用来观察管后死区的流动行为。实验段前面为红色染料，管后为蓝色。总共制造了３个用于实验的丙烯酸实验段。它们的详细几何参数和涡发生器的相关参数见表１。测试样（略）本包括平翅片和两种波浪形涡发生器。实验样本的圆管都设计成Ｊｈ形式。圆ｉｔ￣．管的外径为５．＇，０ｎｎ实验段的通道高度２ｕ为１ｍ涡发生器的高度矾０５ｍ，５ｍ。为ｍ
关键词：涡发生器；翅管式换热器
１简
介
契形，单侧契形。双侧
在翅管式换热器的设计中，通常
会应用涡发生器作为设计之后的一种
方法来解决一些无法预计或者无法控制的运行方面的问题。在实际应用中，
．
铲形
斜坡形
圆层顶形
对涡发生器的研究主要集中在防止边界层分离和降低阻力。涡发生器一般
５０
维普资讯
Ｗａｇ１ｒ１ｌ４对近来相关的技术专利进行了总结，明确指出，最常用的强化换热表面为问断形
的，丰要形式有开缝、偏移条和百叶等。尽管间断的表面可以显著提高传热性能，但是带来的压降损耗也是巨火的。比普通间断表面，对涡发生器通过３种传热机理不仅可以改
对应的环形盲径Ｄ０１０ｒｎｖ为０．ｍ。这些２涡发生器的详细尺寸如图３所示。Ｖ５Ｇ环形涡的攻角为６。Ｇ为３。０，ＶｌＯ。
一
ｌ
Ｉ
ｆ一
．
ｌ
＼Ｉ
Ｉ
圆
注入端口
涡发生器
图２（）ａ实验设备；ｂ（）注射端口安排的示意图
过收缩段、阻尼筛、静止段、实验段、出口收缩段、流量计、水泵和连接管，最后完成整个循环。实验段由透明的丙烯酸材料
●
水箱
组成，横截面为２４１ｒ５ｘ５ｍ。采用染料ａ
注入技术进行流动可视化实验。在进口段的入口处有两根针管。可以注入彩色染料。为了进一步分析换热器内的流动
为小的突起物（：如楔形、犁形、斜面、铲形、拱形、轮形、翅形、波浪形Ⅲ ，）
翼彤涡发生器
◇
单侧轮
采用压花、冲压、打孔和粘贴的方法固定在主表面上。图ｌ给出了多种常
用的涡发生器。当主流动穿过小的突起物时就产生了旋转流动，其旋转状
台数码摄像机放置在实验段外面，用来记录注入染料的运动轨迹。水的流速用校
准精度为００／．２Ｌｓ的电磁流量计来测量。流过实验段的压降用精密的压力变送器０（ＯＯＯＡＥＩ０来测量，这种仪器的分辨率为Ｏ％。水箱内的水温用电阻测温装ＹＫＧＷＪ１）．３置（ｔ０．ＰｌＤ来测量，校准精度为Ｏ１＝０）．。。Ｌ