螺旋管内单相流动周向非均匀传热现象的数值模拟

发布时间：2021-03-11 05:09

　　采用Reynolds应力模型针对螺旋管内的单相流动周向非均匀传热现象开展数值模拟研究.基于与螺旋管传热实验数据的对比,验证该数值计算的正确性.研究发现:螺旋管周向传热分布随着重力加速度与离心力加速度之比（?）的变化而变化.导致这种现象的原因可能是螺旋管周向传热分布受离心力和重力的共同作用,?的变化引起了合力方向的变化,进而影响了螺旋管的周向传热分布;?是影响螺旋管单相流动周向传热分布的主要因素;分析总结管壁周向温度分布随加速度比、螺旋直径、螺旋升角、螺旋管水力学直径等参数的变化规律及其成因. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(07)北大核心

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【部分图文】：

螺旋管1的网格独立性实验

表3 各螺旋管的网格数量Tab.3 Grid numbers of different helical pipes 螺旋管编号 体积单元网格数量 1 8 095 311 2 7 978 575 3 6 982 500 4 7 008 1502 计算结果的实验验证

为验证计算结果的正确性,进行了相应的实验.工况1中,管道沿程横截面的计算平均内壁温与实验平均内壁温T′w的对比情况如图3所示.由图3可知,工况1管道沿程的实验平均内壁温和由CFD所得的平均内壁温一致.工况1截面(Tb=150.2 ℃)与工况8截面(Tb=120.2 ℃)的局部内壁温度T和实验局部内壁温度T′的对比结果如图4所示.在横截面上采用统一的角度与位置对应关系,θ=270° 为靠近螺旋管中心轴的一侧,即管内侧;θ=90°为远离螺旋中心的一侧即为管外侧;θ=0° 为管顶部;θ=180° 为管底部.由图4可知,T和T′基本吻合,且变化趋势一致,计算结果准确地模拟了内壁温周向的变化趋势.所有局部换热系数的计算值和试验值h′的对比情况如图5所示.由图5可知,有94.1%的计算结果相对于实验结果的偏差在实验值的-25%～20%.结合图3～5的结果,可以认为CFD计算结果和实验结果吻合得较好,从而验证了CFD计算的正确性.图4 螺旋管截面上T和T′的对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]蒸汽发生器热工特性非轴对称分布数值模拟[J]. 史建新,孙宝芝,刘尚华,韩文静,张国磊,赵颍杰,干依燃.  哈尔滨工程大学学报. 2015(10)
[2]高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器传热管壁面热点数值分析[J]. 马越,李晓伟,吴莘馨.  工程热物理学报. 2013(07)

博士论文
[1]R134a在卧式螺旋管内的两相流动与传热特性研究[D]. 邵莉.山东大学 2009



本文编号：3075914