场协同理论下速度、温度梯度平均协同角的形式与权重研究

发布时间：2021-03-04 21:01

　　通过FLUENT软件对T型平面二维流道进行两种流动状态下的流场模拟,分析平均场协同角的形式与权重对场协同特性衡量的影响。结果表明:矢量积绝对值权重下的平均协同角可在一定程度上反映流场中重要比拟热源区域的协同角大小,是相对较好的传热对比参数;体积权重下的平均协同角由于受温度梯度极小的区域干扰,不适用于对比评价;若使用定义范围为0°～90°以内的局部协同角计算平均角可以在一定程度上反映流体内部热量传递的协同程度,该局部协同角与范围为0°～180°内的局部协同角在传热分析中必须根据需要合理选择。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

T型流道示意图(mm)

两种工况下总传热系数K与压降Δp随雷诺数的变化如图2所示。从图中可以发现,在流动阻力相近的情况下工况1的K值远大于工况2。以0.01 m/s的进口速度(Re=149)为例,两种工况速度场如图3所示。可以发现,工况1中流体在传热壁面中心处形成流动止滞点,在止滞点周围形成小范围的低速流动区域;相比于工况1,工况2进口的流体在T形中心区域汇聚时在靠近传热壁面处形成了低速涡流,产生了较大范围的流动死区,从而限制了壁面的有效传热。随着雷诺数的提升,边界层逐渐向壁面压缩,但传热壁面处的涡流依旧存在。

以0.01 m/s的进口速度(Re=149)为例,两种工况速度场如图3所示。可以发现,工况1中流体在传热壁面中心处形成流动止滞点,在止滞点周围形成小范围的低速流动区域;相比于工况1,工况2进口的流体在T形中心区域汇聚时在靠近传热壁面处形成了低速涡流,产生了较大范围的流动死区,从而限制了壁面的有效传热。随着雷诺数的提升,边界层逐渐向壁面压缩,但传热壁面处的涡流依旧存在。以速度与热流的协同为例,在场协同理论中二维流场下基于壁面边界层进行推导的基本方程为:

【参考文献】：
期刊论文
[1]场协同原理在对流换热中的应用方法[J]. 冷学礼,张冠敏,田茂诚,程林.  热能动力工程. 2009(03)
[2]场协同原理评价指标的定性分析和定量探讨[J]. 周俊杰,陶文铨,王定标.  郑州大学学报(工学版). 2006(02)
[3]对流换热的物理机制分析及其应用[J]. 过增元,庄文红.  工程热物理学报. 1992(01)



本文编号：3063912