高温高压氢气在三角凹槽及管内流动换热研究

发布时间：2021-06-25 13:47

　　采用数值模拟方法对高温高压条件下氢气在均匀热流密度加热的长直圆管道和带三角凹槽强化圆管内的流动换热特性进行了研究,模拟中考虑了氢气的物性随温度和压力的变化,湍流模型采用SST k—ω模型。该模型的分析结果与相关文献圆形通道内的实验数据吻合度较高。分析结果表明,氢气在通道中的流动属于亚音速湍流,冷却通道壁面温度沿轴向先逐渐上升在靠近出口时略微下降;圆管内壁上的三角凹槽作为扰流元对氢气流动时的强化换热作用明显,同时增加了流动阻力;增大槽深、减小凹槽间距和非对称三角凹槽使得综合换热性能降低;内凹型带三角凹槽强化圆管的强化换热能力优于外凸型。 

【文章来源】：火箭推进. 2020,46(06)

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

长直圆管

带三角凹槽强化圆管

表1 网格无关性验证Tab.1 Grid independence verification 网格(r×x) 第一层网格高度/高度比 y+的最大值 Tb,total,out/K pstatic,in/MPa ub,out/(m·s-1) 21×1 750 0.005 mm/1.15 5.55 1 446.0 3.87 516.5 28×3 500 0.002 5 mm/1.15 3.10 1 446.0 3.87 516.5 35×7 000 0.000 5 mm/1.15 0.75 1 445.9 3.88 516.6 42×14 000 0.000 25 mm/1.15 0.45 1 445.9 3.88 516.6本文采用Coupled算法进行压力与速度的耦合求解,采用二阶迎风格式进行空间离散。湍流模型采用SST k-ω模型,收敛判定标准为残差小于10-7,其中能量项残差小于10-8,同时检测进出口流量守恒。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3249318