換熱器凹槽通道中流體流動的實驗與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速增長，節(jié)能降耗、高效清潔已然成為世界上許多國家能源發(fā)展的方向。經(jīng)過研發(fā)和創(chuàng)新，一系列節(jié)能技術(shù)和措施陸續(xù)出現(xiàn)。通道加置粗糙元是一種相當有效的強化對流的方法。有研究表明，采用粗糙元的異形管或異形通道更易產(chǎn)生擾流，較一般直壁流路有更優(yōu)秀的傳遞性能。這對設(shè)備的性能優(yōu)化有重要意義，強化傳熱傳質(zhì)是提高設(shè)備綜合效率、降低其壽命周期費用的有效措施。
　　本文以換熱器的流路為研究對象，研究一種加設(shè)凹槽形粗糙元的形式，即在基本的平板通道

2、上開設(shè)凹槽。先后利用流體力學實驗以及數(shù)值模擬的方法，對多種凹槽通道做了測試，得到了凹槽通道內(nèi)流體流動的特性。重點關(guān)注相對于平板通道,凹槽通道中的凹槽結(jié)構(gòu)對流路內(nèi)壓力特性以及應(yīng)力分布產(chǎn)生的影響。
　　從研究的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)諸多不同于平板通道的現(xiàn)象和規(guī)律，開設(shè)凹槽給整個通道內(nèi)的流體流動帶來明顯影響:
　　凹槽結(jié)構(gòu)會明顯增加通道的阻力，凹槽長度越長通道的摩擦系數(shù)越大。不過，這也讓通道內(nèi)流動的轉(zhuǎn)捩提前，可以實現(xiàn)流體低流速下的湍流流動;凹

3、槽結(jié)構(gòu)改變通道內(nèi)流體的流動結(jié)構(gòu)，流體從通道主流分離出一部分，滯留在凹槽內(nèi)，形成了渦流。隨著流態(tài)的變化，渦流逐漸衍變，穩(wěn)定性也逐漸改變;凹槽結(jié)構(gòu)改變了通道內(nèi)的流體力學性能，與平板通道不同，通道內(nèi)凹槽的開設(shè)使壁面剪切應(yīng)力產(chǎn)生周期性突變。這樣的結(jié)構(gòu)變化對整體流動都起到很強的擾動作用，應(yīng)力分布頻繁的變化說明傳遞得到了很好的增強;凹槽的長度比例是性能的重要影響因素，通過比較，加設(shè)凹槽的長度與未開槽部分的長度比例相近較好。這時，通道內(nèi)壁面剪切應(yīng)力的