表面冲孔影响翼型涡发生器强化传热性能数值模拟

发布时间：2020-03-22 19:55

【摘要】：涡发生器作为一种被动强化传热元件,自发展以来在各领域得到广泛应用。在换热器表面布置涡发生器,产生的诱导涡旋能够提高换热器换热性能,但流体流经涡发生器时,产生的压力损失一定程度上影响换热综合性能。在迎流有攻角布置条件下,涡发生器的形状阻力是产生流动阻力的主要因素。在涡发生器表面冲孔可有效减小涡发生器形状阻力,从而提高综合传热效果。本文在直面和柱面梯形翼涡发生器表面冲孔,数值分析不同冲孔面积和冲孔形状对涡发生器强化换热性能和流动阻力的影响。针对直面翼和柱面翼的研究中,发现直面梯形翼具有较大的迎流面积,产生纵向涡强度较大;柱面梯形翼由于良好的流线型设计,能延缓流体边界层分离,减小涡发生器前后压降,综合换热性能较好。在平直矩形通道底部,对称布置一对梯形翼冲孔涡发生器,涡发生器冲孔形状分别为圆孔、三角孔、矩形孔和梯形孔,冲孔面积比均为0.03～0.12。利用计算流体力学方法对此通道流底面换热进行数值模拟,评价因子取无量纲参数j/j0、f/f0和综合评价因子R=(j/j0),分别表示强化传热性能、流阻性能和综合换热性能。模拟结果表明,直面梯形翼较柱面翼迎流面积大,强化传热性能较好。而柱面翼由于流线型表面在降低阻力方面表现较好。冲孔面积越大,涡发生器形状阻力减小越多,f/f0越低。冲孔面积比为0.12时,对于直面梯形翼,冲孔形状为矩形孔获得较好的综合传热因子,R=0.93～1.13;对于柱面梯形翼,冲孔形状为梯形孔综合传热性能最高,R=0.97～1.21。对涡发生器表面冲孔可有效降低形状阻力产生的压力损失,提高涡发生器综合换热性能。本文对直面和柱面梯形翼冲孔特性进行分析,结果表明,冲孔可以有效降低流阻,改善换热。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文逡逑第２章模型和求解方法逡逑理模型逡逑图２－１显示了矩形通道模型图，ｘ方向设为空气流动方向，矩形ｍｍ，宽度Ｆ＝２４０ｍｍ，高度／／＝４０ｍｍ。在矩形通道底面对称地＾＝４５°的涡发生器。涡流发生器前缘距入口距离Ｐ＝１７０ｍｍ，前内，沿流向渐扩布置。小翼对前缘间距５＝２０＿，如图２－２所示。逡逑数值分析带有六种涡发生器矩形通道的换热特性：柱面矩形翼（翼（ＣＴＷＰ）、柱面三角翼（ＣＤＷＰ）、直面矩形翼（ＲＷＰ）、ＷＰ）、直面三角翼（ＤＷＰ）。对比分析其增强效果和流阻阻生器尺寸见表１。逡逑

华北电力大学硕士学位论文逡逑第２章模型和求解方法逡逑理模型逡逑图２－１显示了矩形通道模型图，ｘ方向设为空气流动方向，矩形ｍｍ，宽度Ｆ＝２４０ｍｍ，高度／／＝４０ｍｍ。在矩形通道底面对称地＾＝４５°的涡发生器。涡流发生器前缘距入口距离Ｐ＝１７０ｍｍ，前内，沿流向渐扩布置。小翼对前缘间距５＝２０＿，如图２－２所示。逡逑数值分析带有六种涡发生器矩形通道的换热特性：柱面矩形翼（翼（ＣＴＷＰ）、柱面三角翼（ＣＤＷＰ）、直面矩形翼（ＲＷＰ）、ＷＰ）、直面三角翼（ＤＷＰ）。对比分析其增强效果和流阻阻生器尺寸见表１。逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK172

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本文编号：2595542