计算流体力学——翅片管换热器Fluent数值模拟

Fluent隐藏指令和缝翅⽚管翅式换热器翅⽚侧换热表⾯换热流动性能的数值模拟开fluent中设置了⼀些隐藏模型，普通的⽤户界⾯是没有相关选项的，必须⽤相关命令开启。

以下为部分隐藏模型的开启⽅法：1.并⾏模式（仅适⽤于单机多核情况）在windows“开始/运⾏”中输⼊“fluent 2d -t2”，其中“2d”表⽰2d求解器，"t2"表⽰⽤两个核⼼进⾏并⾏计算。

需要注意的是，有的机器需要在“开始/运⾏”中输⼊fluent的完整路径，⽐如“C:\Fluent.Inc\ntbin\ntx86\fluent 2d -t2”。

2.⼤涡模拟在fluent界⾯中输⼊命令“（rpsetvar les-2d? #t)”，然后按回车就⾏了。

需要注意的是括号不能少，另外好像是需要⼿动输⼊的，直接粘贴的话有可能不⾏。

3.低雷诺数模型⾸先选中k-e模型，然后在fluent界⾯中输⼊“de/mo/v/t”，回车。

此时会出现三个模型选项，然后输⼊“low"，回车，输⼊“y”，回车。

这样你在k-e模型下就发现多了个低雷诺数选项。

另外两个专家模型，⼤家有兴趣的话也可以研究⼀下。

4.电磁流体模型读⼊你的case，然后在fluent界⾯中输⼊“de/mo/add”，回车，此时出现5个隐藏模型选项，选择第⼀个就是mhd模型了。

需要注意的是只有先读⼊cas之后，才能调出该模型。

5.⽹格修补fluent读⼊⽹格时，特别是针对gridgen等第三⽅⽹格，有的时候会出现left handness的情况。

在fluent界⾯中输⼊“gr/mo/re-fa-ha”，回车。

据说进⾏上述操作之后就有可能修复left handness的问题。

（不过我⼀次都没修复成功过）。

缝翅⽚管翅式换热器翅⽚侧换热表⾯换热流动性能的数值模拟发表时间：2008年3⽉7⽇| 来源：本⽂⽹址：/doc/40093b6527d3240c8447ef78.html/app/app_detail.aspx?id=2811赵震李光熙西安交通⼤学热⼯教研室摘要本⽂对由表⾯开缝翅⽚组成的管翅式换热器翅⽚侧换热表⾯在层流情况下的换热和阻⼒性能进⾏了数值模拟。

紧凑型设计5mm翅片管式换热器的数值模拟目前5mm管径的翅片片距通常处于1.2mm～1.3mm之间，通过紧凑式设计加工方法可以使其片距减少至0.8mm～1.0mm。

本文我们将主要从理论分析、三维建模以及Fluent计算来进行分析对比翅片片距的减少对换热能力和空气压损两个方面的影响。

1、引言空调产品的外形尺寸往往影响着成本、空间占有率和用户的满意度，因此紧凑式换热器设计成为趋势，将空调的关键零部件的外形尺寸和重量作为一个对标参数进行研究优化，减小外形体积和重量，改善产品的空间占有率，降低综合成本。

（1）结构设计能诱使流体产生湍流流动以获得较高传热系数；（2）阻止污垢形成使污垢系数较小；（3）流程设计使冷、热流体间温差推动力达到最大值。

换热面积是表征换热器性能的一个最基本的特征，在相同的换热量和阻力要求下，换热面积越小，表明该换热器的性能越佳。

因此，以换热面积最小为目标函数，以换热器的外形尺寸为优化参数对换热器进行优化。

而翅片间距是控制换热面积一个关键因素，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。

在高效紧凑和流动阻力的增加之间达到最优的效果，必须寻求最优的结构参数。

受翅片效率和翅化比的约束，管间距的调整范围有限，翅片的片距成为主要的调节。

2、理论分析对于翅片管式换热器而言，空气侧的传热热阻较液体侧大，所以选择强化空气侧传热，加强翅片的对流换热以提高换热性能。

根据换热器计算过程，空气侧的迎风面积和表面传热系数对总传热系数的影响起主要作用，如公式（1）所示：强化翅片传热，除了要考虑到翅片强化对流传热机理的不同，还要考虑到空气的流态，Re决定了空气是层流或湍流。

（1）层流流动时，流体速度和温度曾抛物线分布，从流体核心到壁面都存在速度和温度梯度。

（2）湍流流动时，流体核心的速度场和温度场均比较均匀，对流换热的热阻主要出现在贴近壁面的流体粘性底层中，因此采取的对流换热强化措施是破坏边界层，即增加对边界层的扰动以减薄边界层的厚度，增强换热能力。

翅片管换热器传热特性的数值模拟研究的开题报告一、选题背景及研究意义翅片管换热器作为一种常见的换热设备，在各种工业领域中广泛应用。

其优势在于具有较高的传热效率和达到较高的换热功率密度。

为了更好地了解其传热特性，需要对其进行数值模拟研究。

本文将针对翅片管换热器进行数值模拟研究，探讨其传热性能。

具体研究内容为：1）建立翅片管换热器的数值模型；2）分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响；3）分析流体热物性参数对传热性能的影响；4）探讨翅片管换热器的优化设计。

此项研究具有重要的理论和实际意义。

理论上，研究翅片管换热器的传热特性，可以深入了解其换热信号，为设计和优化提供基础数据。

在实践中，通过有效的设计和优化翅片管换热器，减少能源消耗，提高生产效率，降低生产成本，具有重要的经济和社会意义。

二、研究内容和方法1.建立数值模型由于翅片管换热器的几何形状复杂，一般采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，以获得其传热性能。

本文将采用ANSYS Fluent软件建立封闭式水冷翅片管换热器的三维数值模型，模拟翅片管换热器的传热特性。

2.分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响本文将选取不同数组方式和翅片参数，分别对其不同的传热性能进行分析研究。

分析各种参数对翅片管换热器传热效率影响的规律，为翅片管换热器的优化设计提供理论依据。

3.分析流体热物性参数对传热性能的影响流体热物性参数包括热导率、比热容和密度等，都是影响翅片管换热器传热性能的重要因素。

本文将在研究过程中分析这些参数对传热性能的影响。

4.探讨翅片管换热器的优化设计基于数值模拟结果及分析，根据目标要求，针对翅片管换热器进行有效的优化设计，提高其传热效率，降低运行成本，达到节能减排的目的。

三、预期研究成果1. 建立封闭式水冷翅片管换热器的数值模型，并进行合理的验证。

2. 探究不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响规律。

3. 分析流体热物性参数对传热性能的影响规律。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第 29卷增刊 ·82·化工进展翅片管式换热器的数值模拟与优化司子辉,张燕,康一亭,欧顺冰(西华大学能源与环境学院,四川成都 610039摘要:利用 FLUENT 数值模拟方法,研究两种翅片(波纹三对称穿孔翅片与波纹翅片的表面流动性与传热性,得到不同风速表面传热系数的分布。

表面传热系数模拟结果与实验数据的误差为 5%~10%,证明该模拟方法的正确性。

研究结果表明:当气流速度不同时,波纹三对称穿孔翅片表面传热系数比波纹翅片表面传热系数高20%~28%,节约能耗,强化传热。

关键词:翅片;数值模拟;表面传热系数中图分类号:TB 657.5; TQ 008 文献标志码:A 文章编号:1000– 6613(2010 S2–082– 05Numerical simulation and optimization of finned tube heat exchanger SI Zihui , ZHANG Yan, KANG Yiting, OU Shunbing(School of Energy and Environment, Xihua University, Chengdu 610039, Sichuan , ChinaAbstract: The performance of surface flow and heat transfer of two kinds of different finned-tubes (wavy three symmetric holes fin surfaces and wavy fin surfaces are numerically studied by using FLUENT software, and distributions of convection heattransfer coefficients are obtained. The error of surface heat transfer coefficient between simulation results and experimental data ranges from 5% to 10%, which proves the feasibility of the simulation method. The results show that the convection heat transfer coefficients of the wavy three symmetric holes fin surfaces increase by 20%—28% compared to the wavy fin surfaces, thus saving energy and enhancing heat transfer.Key words: fin; numerical simulation; surface heat transfer coefficient翅片管式换热器应用广泛,其强化传热的数值模拟的研究一直是研究者普遍关注的课题。

文章编号:CAR105翅片管式换热器空气侧性能的数值模拟陈莹1高飞1高冈大造1徐林虓1李维仲2左建国2(1三洋电机(中国有限公司大连分公司2大连理工大学能源与动力学院摘要采用数值模拟的方法对翅片间距为1.6mm的波纹翅片管换热器的性能进行了研究,考察了在不同的迎面风速条件下1-5列换热器空气侧的换热和压降特性。

得到了翅片表面温度分布、压力分布等结果,分析了迎面风速对翅片表面的温度、空气流动的影响。

数值模拟结果与在相同条件下的试验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证。

关键词波纹翅片换热器数值模拟换热系数压力损失NUMERICAL SIMULATION OF AIR-SIDE PERFORMANCE OFFINNED TUBE HEAT EXCHANGERChen Ying1 Gao Fei1 Daizo Takaoka1 Xu Linxiao1 Li Weizhong2 Zuo Jianguo2(1 SANYO Electric(ChinaCo.Ltd. Dalian Branch Research Dept2 Energy and Power Department of DLUTAbstract The performance of corrugated finned tube heat exchangers are simulated, the characteristic of air side heat transfer and friction of 1-5 rows heat exchangers are investigated under different frontal velocities. The results of temperature profile and pressure profile on fin surface are achieved. The effect of frontal velocity with the fin surface temperature and air flow is analyzed. The numerical results are validated by comparing with the experimental results under the same boundary conditions.Keywords Corrugated fin Heat exchanger Numerical simulation Heat tranfer coefficient Pressure drop0 引言管翅式换热器被大家广为关注[1,2,3],因此,对于管翅式换热器的换热及阻力性能的研究,具有重要意义。

论文振动翅片管流动与换热的介观数值模拟研究振动翅片管是一种常见的换热器件，其通过管道内的振动翅片来增强热传导和流动混合，从而提高换热性能。

介数模拟是一种有效的研究振动翅片管流动与换热的方法之一。

以下是对振动翅片管流动与换热的介数模拟研究的分析：1. 几何建模和网格划分：首先，需要对振动翅片管的几何形状进行建模，包括翅片的结构和管道的几何参数。

根据研究需求，可以选择二维或三维模型。

然后，将领域分割为网格单元，通常使用结构化网格或非结构化网格，以适应复杂的几何形状和流场。

2. 运动方程模拟：为了研究振动翅片管的流动特性，需要在数值模拟中考虑流体的流动运动。

通过求解流体力学中的Navier-Stokes方程，可以模拟流场的速度、压力和温度的变化。

针对振动翅片管，需要考虑流体的不可压缩性和翅片的良好运动模拟。

3. 振动翅片模拟：振动翅片的运动是振动翅片管换热性能的关键因素之一。

可以通过振动翅片上加入适当的振动力，或根据实验数据模拟振动模式。

同时，应考虑翅片在流动中产生的阻尼效应，如流体-结构相互作用（FSI）等。

4. 换热模拟：振动翅片管主要应用于换热领域，在模拟中需要考虑热传导、对流和辐射等换热机制。

根据流体的温度分布和翅片表面的换热特性，可以计算出管道内部和外部的换热效率和温度场分布。

5. 结果分析与优化设计：通过数值模拟，可以获得振动翅片管流动与换热的参数和特性。

通过分析和比较不同工况和翅片设计的结果，可以评估翅片形状、振动频率和幅度等参数对换热性能的影响，并进行优化设计。

需要注意的是，数值模拟只是对振动翅片管流动与换热的近似预测，具体的结果仍需与实验数据进行验证和修正。

此外，模拟过程中还需要合理选取边界条件、流体模型和模。

1翅片换热器fluent 模型将基于CFD 软件FLUENT ，汇集了大多数的流体计算模型，包括层流模型、化学运输及反应流模型、相变模拟模型，多相流模型和辐射模型，提供分离解法和耦合解法两种数值方法来求解模型的控制方程，整个求结果称利用设定残差值、松弛因子和Courant 数来控制其精确性、稳定性和收敛性。

本文将利用Fluent 软件，在对屋里模型进行合理的简化处理的基础上，对冷梁空调末端翅片换热器表面的空气流动和传热情况进行模拟计算研究，分析了翅片的入口风速对于翅片表面温度分布、气流流动、翅片换热系数和换热量及气流阻力的影响，并得到相关结论。

翅片换热器中铜管外面通过机械胀管的方式套上平行的连续翅片以增加换热面积。

根据不同的结构尺寸或换热量的要求，换热器可以是一排或者多排，翅片也有平片、波纹片和各种冲缝片等不同形式。

它的的整个换热过程为：换热器换热铜管中的冷冻水的热量通过导热的形式传递给套在外面的翅片，翅片的热量再以对流的方式传递给翅片表面的冷空气（常温），通过不停地吹入新的冷空气达到增强冷却的作用。

由于换热铜管外套的翅片的形状不同，换热效果自然有好坏之分。

另外，对于同一种翅片换热器来说，其入口风速、温度等也会影响其换热的效率。

2 fluent 三维模拟过程2.1计算工况和计算域的确定计算工况选取翅片换热器盘管冷冻水的与外界热空气换热过程，冷冻水温选择289K ，计算域为铜管外上下两片翅片之间空气流过的区域。

表1 翅片结构参数 mm 单翅片宽度 翅片间距 翅片厚度 管间距 管径 管壁厚 24 1 0.105 40 10 0.35 2.2 Gambit 建模建立三维模型和网络划分及边界条件的设定在Gambit 模块下完成，这是fluent 计算的前处理过程，网格是六面体和四面体网络，网格总数均为45869个，网格质量在0.7以下，可以接受。

在Gambit 模块下设定其边界类型和流体类型如下：进口为速度入口，出口为自由压力入口，管壁为恒温边界条件，翅片面为耦合计算壁面，外壁边界为对称性边界条件，内壁边界为恒温边界条件，流体为空气（设为理想气体）。

平翅⽚换热器管外流动与传热特性的数值模拟平翅⽚换热器管外流动与传热特性的数值模拟摘要:本⽂利⽤CFD软件FLUENT对平翅⽚换热器翅⽚表⾯流体流动及换热过程进⾏了数值模拟，获得了换热器内部流场、温度场以及换热器进出⼝压降和翅⽚表⾯平均对流换热系数等。

根据模拟结果，翅⽚表⾯对流换热系数随风速增加⽽增加，但增加速率逐渐下降；换热器进出⼝压降随着风速的增加⽽增加，且其增加速度逐渐加快。

利⽤场协同原理进⼀步分析对流传热，发现流速增⼤带来换热量增⼤的根本原因是风量的增加；速度的增加反⽽导致对流换热过程平均场协同⾓度增⼤，使速度场和温度场的协同性变差。

关键词: 平翅⽚；换热器；数值模拟；场协同原理Flat finned tube heat exchanger outside the numerical simulation of flow and heat transfer characteristicsAbstract: This paper, by using CFD software FLUENT to flat fin heat exchanger fin surface fluid flow and heat transfer process in the numerical simulation of the internal flow field, temperature field and heat exchanger heat exchanger in the import and export pressure drop and the average convective heat transfer coefficient of finned surface, etc.According to the simulation results, the fin surface convective heat transfer coefficient increases with the increase of wind speed, but the increase rate gradually decreases;Heat exchanger in the import and export pressure drop increases with the increase of wind speed, and increases its speed was accelerated.Convection heat transfer, using the field synergy principle further analysis found that the velocity increases with increase in heat is the root cause of the increase of air volume;Increased speed cause the average field synergy Angle increase in the convective heat transfer process, make the velocity field and temperature field of collaborative variation.Key words: flat fin; heat exchanger; numerical simulation; field synergy principle0 引⾔随着计算机技术的不断发展和进步，中央处理器(CPU)的运算速度⼤⼤地提⾼。

翅片管气化器管内相变传热流动数值模拟
陈叔平;韩宏茵;谢福寿;姚淑婷;常智新
【期刊名称】《低温与超导》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】采用Fluent多相流混合物模型,通过用户自定义程序(UDF)实现了液氮相变模拟,模拟了不同进口流速对翅片管气化器管内流体换热量、压力降、含气率及汽化体积的影响,并分析了各参数随进口流速改变而变化的原因.由数值模拟可知,翅片管内流体进出口焓差、含气率及单位质量汽化体积随进口流速的增加而减少,而压力降和总换热量随进口流速的增加而增大,其中压力降增大的主要原因是由加速压降引起.
【总页数】5页(P52-56)
【作者】陈叔平;韩宏茵;谢福寿;姚淑婷;常智新
【作者单位】兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,兰州730050
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于分形论的深冷翅片管气化器结霜数值模拟 [J], 陈叔平;姚淑婷;谢福寿;韩宏茵
2.空温式翅片管气化器自然对流换热的数值模拟 [J], 陈叔平;常智新;韩宏茵;谢福寿;姚淑婷
3.空温式翅片管气化器结霜模型及数值模拟 [J], 陈叔平;姚淑婷;谢福寿;常智新;韩宏茵
4.流动火用损失对ORCs蒸发器管内相变传热过程性能评价的影响 [J], 唐前辉;吴双应;张友利
5.催化裂化提升管反应器气液固3相流动反应的数值模拟Ⅱ. 原料液雾流动气化过程的数值模拟 [J], 高金森;徐春明;杨光华;郭印诚;林文漪
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T型翅片管管外沸腾强化传热的数值模拟研究秦政;刘闯;曹凯;门启明;杜柯江【摘要】利用计算流体力学软件Fluent,对T型翅片管和光滑管管外沸腾强化传热进行了数值模拟研究.结合T型翅片管的结构特点,分析了该换热管的沸腾强化传热机理.在所研究的范围内,T型翅片管管外沸腾传热系数最大时高于光滑管23.2％,强化传热效果明显.同时,综合评价了T型翅片管强化传热和增加压降的性能.研究结果表明,其强化传热综合性能评价因子在不同流速下均大于1,说明T型翅片管有较好的强化传热效果.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】5页(P47-51)【关键词】T型翅片管;沸腾;强化传热;数值模拟;换热管;流速;压降【作者】秦政;刘闯;曹凯;门启明;杜柯江【作者单位】上海船用柴油机研究所;中国石油吉林石化化肥厂;中国石油吉林石化建修公司;上海船用柴油机研究所;上海船用柴油机研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ051.5沸腾强化传热是强化传热技术中的一个重要领域。

沸腾强化传热主要是通过多孔表面增加汽化核心的方法来进一步提高设备的换热效率，更合理地利用能源［1-2］。

根据制造方法的不同可将多孔表面分为两类，一类为多孔覆盖表面，另一类为多孔开孔表面。

所谓多孔覆盖表面，就是在换热面上通过烧结、电镀等方法加工一层多孔层；所谓开孔表面，就是通过机械方法或者其他方法在光滑换热面上加工出凹槽、细缝等容易形成汽化核心的表面结构［3-4］。

本文研究的T型翅片管，其换热表面就是一种典型的机械加工多孔表面，具有加工过程简单、制造成本低等优点［5］。

T型翅片管在1978年就已问世，具有良好的沸腾强化传热效果，已得到了广泛的应用［6］。

近年来，随着数值模拟技术的逐渐完善，大量强化传热研究采用CFD 软件进行，但目前尚未见到采用数值模拟方法对T型翅片管管外沸腾传热进行研究的公开报道。

本文利用Fluent 14.0中的沸腾模型对T型翅片管管外沸腾传热进行模拟。

【流体】Fluent周期性流动换热仿真实例-翅片换热器案例描述：氨水在间断式翅片换热器的流动换热仿真。

由于在间断式翅片换热器中重复的几何单元多，这里取它的一个重复单元进行仿真分析即可，尺寸和边界条件见下图。

FLUENT 提供流向周期流的计算。

这种流动具有广泛的应用，如热交换管道以及通过水箱的管流。

在这些流动模式中，几何外形沿流动方向上具有重复性的特点，从而导致了周期性完全发展的流动。

这些周期性条件在足够的入口长度后就会形成，具体与雷诺数和几何外形有关。

周期性热传导的解策略：完成了周期性热传导常数壁面温度的用户输入之后，你就可以解决流动和热传导问题直至收敛。

最为有效的解决方法是首先解没有热传导的周期性流动，然后不改变流场来解热传导问题，具体步骤如下：1.在解控制面板中关闭能量方程选项。

菜单：Solve/Controls/Solution...。

2.解剩下的方程（连续性，动量以及湍流参数（可选））来获取收敛的周期性流动的流场解。

注意，当你在开始计算之前初始化流场时，请使用入口体积温度和壁面温度的平均值作为流场的初始温度。

3.回到解控制面板，关闭流动方程打开能量方程。

4.解能量方程直至收敛获取周期性温度场。

当同时考虑流动和热传导来解决周期性流动和热传导问题时，你就会发现上面所介绍的方法相当有效。

1、导入网格1.1 打开Fluent软件，选择2D求解器。

1.2 导入网格，网格源文件在文章底部有下载链接。

1.3 尺寸缩放。

在本案例的附件网格，需要点击Scale两次，如下图。

2、模型选择打开能量方程和湍流模型，其中，湍流模型设置如下。

3、材料在流体材料库中调出氨水ammonia-liquid (nh3)的物性。

4、计算域设置将计算域的材料设置为氨水。

5、边界条件5.1 翅片wall边界，包括wall-top和wall-bottom。

给定wall温度为350K，其余保持默认。

5.2 周期性边界，Periodic。

螺旋翅片管换热器内气固两相流动特性数值模拟翅片管换热器是强化传热中主要的换热设备之一，它种类繁多并广泛应用于能源动力、制冷和化工行业等。

本文利用计算流体力学软件FLUENT6.3.26对螺旋翅片管换热器进行数值模拟，模拟结果表明：反向螺旋翅片管中气流的扰动更大，且压降比同向螺旋翅片管的压降大，阻力损失更大；烟气颗粒在反向螺旋翅片管换热器中沉积可能性较同向高，颗粒在错排管换热器中停留时间长，但受到的扰动比顺排强。

标签：翅片管换热器；反向螺旋翅片管；数值模拟0 引言锅炉作为现代工业中必不可少的能源转换设备，提高锅炉效率降低排烟温度，对于节能降耗提高锅炉的安全可靠性具有重要的实际意义。

换热器作为锅炉中能源转换的重要设备，为达到较好的节能效果，在换热设备制造领域纷纷引入了强化传热技术，翅片管换热器作为现代强化传热的主要装置之一，已成为工业传热过程中必不可少的设备，广泛应用于各工业部门。

然而，在一些含尘量较高的烟气、尾气余热回收装置中，烟气通过冲刷受热面换热，日积月累会产生积灰。

这些积灰阻碍了烟气的流动，增加了受热面的传热阻力，造成管道传热不均匀和腐蚀，从而导致排烟温度升高，锅炉热效率降低和爆管事故的发生，严重影响运行的安全性和经济性[1～5]。

相关人员对翅片管换热器内的气固流动进行了研究，如马勇、虞斌等对光管管束及直翅片管束进行了数值模拟，结果表明，直翅片管束能够阻碍积灰的产生；此外还讨论了不同入口流速及管间间距对积灰的影响，计算结果表明入口速度越大，烟气的“自吹灰”效应越强；适当减小管间距可以提高相邻翅片管之间的流速，加大了管子背风区扰动，减小了积灰区域[6～7]。

袁晓豆、史月涛对绕流H型翅片管进行了冷态数值模拟，结果表明颗粒速度在H型翅片管迎风面呈M分布；背风面呈W型分布，使H型翅片管不易积灰[8]。

本文在前人的研究基础上，以螺旋翅片管换热器内的气固两相流动特性为研究对象，研究管束排列方式及颗粒直径对翅片管内气固两相流动特性的影响。

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。

百叶窗翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟摘要本文利用FLUENT软件模拟了百叶窗翅片管换热器空气侧流动和传热过程,根据百叶窗翅片倾角(0°,10°,14°,20°,25°,30°)的不同,建立了6个几何模型,定性分析了倾角为30°时的翅片表面温度场分布、压力场分布和速度场分布;同时比较了不同倾角对流动换热性能的影响。

关键词换热;百叶窗翅片;数值模拟0 引言换热器在工业中有着广泛的应用,如制冷、能源、化工、航空航天等等工业都需要用到换热器。

采用紧凑、高效的换热器,不仅可使整个装置的尺寸重量减小,而且由于装置的功耗减少,可降低整个系统能耗比。

因此研究各种高效、紧凑的换热器具有重要意义[1]。

圆管百叶窗翅片管换热器是一种新型高效的紧凑式换热器。

而研究发现,最普通的平直翅片管换热器管内热阻、铜管与翅片的接触热阻、管外空气侧的热阻比为2∶1∶7[2]。

管外翅片换热仍然是制约换热器效能的主要因素。

因此,强化空气侧的换热成了翅片管换热器强化传热的重要问题。

1998年, 对17个不同结构的百叶窗翅片管式换热器进行了实验研究[3];本文利用软件FLUENT软件模拟了双排(叉排)百叶窗翅片管换热器空气流动和传热过程,获得了翅片表面温度场分布、压力场分布和速度场分布。

1 模型的建立及网格的划分为实现对圆管百叶窗翅片管换热器的三维数值模拟,对实验条件进行适当简化,根据物理模型结构尺寸的对称性,本文所取的计算区域如图2所示,取连续空间中的以翅片为中心的空间为计算区域,计算区域的长度为40mm,高度为翅片间距2.8mm,宽度为横向管距的一半12mm。

设定其边界类型和流体类型如下,进口为速度入口,出口为自由压力出口,管壁为恒温边界条件,翅片面为耦合计算壁面,外壁边界为对称性边界条件,内壁边界为恒温边界条件,流体为空气(设为理想气体)。

采用3D标准层流模型进行求解,计算在管外进行,压力——速度耦合采用SIMPLEC方法[2],动量方程和能量方程均采用二阶迎风差分格式[2],翅片表面温度采用常温的方式计算。

一、前言随着科技、工艺的发展和能源的短缺，工业对换热器的依赖性越来越大，要求换热器设备紧凑、高效、轻巧，这促使人们去研究新型高效换热器，其中翅片管换热器是人们研究得最多的高效换热器之一。

经过多年的发展，翅片管换热器的管外翅片由无缝平直翅片发展成波纹翅片、百叶窗式翅片、开孔翅片，开缝翅片等多种高效形式。

相关学者对开缝翅片进行了一些研究。

蒋翔、李晓欣等人分析了在不同应用条件下翅片管的应用情况，并给出了应用结果，为翅片管换热器的应用方法提供了借鉴[1]；徐百平、吴清鹤等人建立了双缝翅片管翅式换热器三维物理模型，对换热器内的流动与传热进行了数值模拟研究。

结果表明，双缝片可使传热提高22.7%～42%[2]；Ju-Suk B 、Jinho L 等人通过安排翅片位置和改变翅片特性来研究翅片造成的压力降和传热特性，分别研究了百叶窗式翅片、双边开缝翅片、单边开缝翅片和无缝翅片的JF 因子[3]。

本文主要是通过对翅片管换热器进行模拟计算，研究其开缝形式和开缝大小对流动和换热性能的影响，最终确定合适的开缝翅片形式。

二、翅片管换热器模型的建立与计算1.确定模型。

本文所研究是某款空调室外机所用的翅片，所选用的翅片管式换热器初始结构参数如表1所示。

管束采用叉排形式，且成等边三角形分布，任一相邻两管的间距为25mm ，管外径9.52mm ，管壁厚1.2mm ，翅片厚1mm ，翅片间距为3mm 。

模型构建及数值模拟的部分如图1所示。

2.分析计算模型的类型。

本文主要对五种翅片开缝形式的翅片进行模拟计算，包括无开缝形式、三角开缝翅片管式换热器的换热与流动特性数值模拟张小青（青岛大学附属中学，山东青岛266071）摘要:翅片管换热器是一种高效换热器，为了进一步强化换热，对翅片换热器进行不同形式的开缝。

采用CFD 模拟方法对七种不同开缝形式的翅片管换热器流动和换热进行了数值模拟。

根据计算结果分析了不同开缝形式换热器的压降和温度分布，经过比较分析，最终确定了最佳的开缝形式。