几种典型翅片传热及阻力特性的数值研究与分析

发布时间：2017-03-16 22:09

  本文关键词：几种典型翅片传热及阻力特性的数值研究与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：强化翅片广泛应用于气体换热器,空调冷凝器、汽车散热器等都属于此类换热器。研究翅片的传热及阻力特性既能促进强化传热技术的发展,也能为社会带来经济效益。本文基于数值模拟对几种典型翅片的传热及阻力特性进行了研究。 分别采用层流模型和RNG K-ε湍流模型对波纹通道中的流动换热进行了稳态和非稳态的数值模拟,结果表明,雷诺数Re小于600可采用层流模型,Re超过600时应使用湍流模型;不同流态下,努谢尔数Nu沿波纹周期的变化情况不同,层流时波纹通道上游周期中的Nu比下游大,湍流时下游周期中的Nu却比上游大;稳态模拟得到的Nu及摩擦因子f_(app)与非稳态模拟一致,因而利用稳态模型计算波纹通道的Nu和摩擦因子是妥当的。 在分析波纹通道内换热及阻力特性基础上,本文结合连续型波纹翅片和间断型翅片的特点,对波纹翅片进行开缝处理获得了3种新型开缝波纹翅片,并讨论了开缝对波纹翅片性能的影响。结果表明,适当的开缝有利于消除横向涡,使流体混合得更加充分,从而改善波纹翅片的流动和换热综合性能;而且当开缝处翅片偏折的角度等于波纹角时更有利于消除横向涡。 分析并比较了平直翅片、百叶窗翅片以及带纵向涡发生器的翅片的换热及阻力特性。结果表明,百叶窗翅片的强化换热效果明显大于带纵向涡发生器的翅片;如果把Colburn j因子和摩擦因子f的比值j/f作为翅片性能的评价基准,则带纵向涡发生器的翅片优于带纵向涡发生器的翅片;如果把更具实际意义的j/f~(1/3)作为翅片性能的评价基准,则百叶窗翅片优于带纵向涡发生器的翅片;在翅片换热和阻力特性的研究中,采用对称的几何结构结合对称边界条件的模拟是妥当的。 对两种典型的计算换热系数及翅片效率的方法进行了实例比较。无论是对于平直翅片还是百叶窗翅片,传热表面的局部换热系数的面积平均值都高于基于直翅片效率定义式迭代求解得到的换热系数;对于百叶窗翅片,由直翅片效率定义式直接得到的翅片效率大于迭代计算得到的翅片效率;对于平直翅片,由两种方法得到的翅片效率差异小于1%。
【关键词】：强化翅片 换热特性 阻力特性 数值模拟
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK124
【目录】：

• 第1章 前言10-22
• 1.1 概述10-11
• 1.2 对流强化换热技术11-13
• 1.3 翅片的换热强化机理13-14
• 1.4 几种典型翅片的研究现状14-18
• 1.4.1 波纹翅片14-16
• 1.4.2 百叶窗型翅片16-17
• 1.4.3 带纵向涡发生器的翅片17-18
• 1.5 翅片性能的评价方法18-20
• 1.6 本文研究内容20-22
• 第2章 波纹通道换热与阻力特性的数值研究22-39
• 2.1 波纹通道换热与阻力特性的二维模拟22-32
• 2.1.1 数学模型23-24
• 2.1.2 计算方法24-25
• 2.1.3 数据处理25-26
• 2.1.4 计算结果及讨论26-32
• 2.2 波纹通道换热与阻力的非稳态特征的研究32-38
• 2.2.1 数学模型及计算方法33-34
• 2.2.2 计算结果及讨论34-38
• 2.3 本章小结38-39
• 第3章 开缝对波纹翅片换热及阻力特性的影响的研究39-48
• 3.1 开缝波纹翅片的设计39-41
• 3.1.1 设计思路39
• 3.1.2 翅片形状39-41
• 3.2 开缝波纹翅片换热及阻力特性的数值模拟41-44
• 3.2.1 数学模型41-42
• 3.2.2 计算方法42-43
• 3.2.3 数据处理43-44
• 3.3 计算结果及讨论44-47
• 3.3.1 流线图44-45
• 3.3.2 局部换热系数45
• 3.3.3 换热及阻力综合性能比较45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 百叶窗翅片和带有纵向涡发生器的翅片的性能研究和比较..48-65
• 4.1 翅片的几何结构及参数48-52
• 4.2 数值模拟细节52-56
• 4.2.1 数学模型52-54
• 4.2.2 计算方法54-55
• 4.2.3 数据处理55-56
• 4.3 计算结果及讨论56-63
• 4.3.1 采用对称性边界条件的妥当性56-60
• 4.3.2 局部流动换热特性60-62
• 4.3.3 整体换热和阻力特性62-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 两种计算换热系数和翅片效率的方法的对比分析65-72
• 5.1 两种数据处理方法介绍65-67
• 5.2 实例分析67-71
• 5.2.1 数值模拟细节67-68
• 5.2.2 计算结果及讨论68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 结论72-73
• 参考文献73-80
• 致谢80-81
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果81

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯丽丽;火电机组直接空冷凝汽器空气侧强化传热研究[D];华北电力大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐达人;电子设备冷板等效及三场仿真优化技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 陈昌;管壳式换热器性能模拟与翅片强化传热仿真研究[D];武汉理工大学;2011年

3 乔英杰;1000MW直接空冷凝汽器流动换热特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 宋绍峰;泡沫金属与针翅结构中对流换热研究[D];清华大学;2007年

5 贾蓉;带三角翼的矩形翅片间空气流动特性试验研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

6 徐振元;工程车辆波纹翅片散热器特性分析与应用研究[D];吉林大学;2012年

7 敬文娟;矩形翅片和开缝翅片自然对流换热模拟研究[D];郑州大学;2012年

8 曹应佳;基于FLUENT的波节管换热器性能数值仿真及其结构优化[D];武汉理工大学;2012年

9 王巧丽;余热回收翅片管换热器传热与流体力学特性研究[D];华南理工大学;2012年

10 李大伟;新型翅片管式制冷换热器节能问题研究[D];重庆大学;2012年

  本文关键词：几种典型翅片传热及阻力特性的数值研究与分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252404