三邊安裝三角形渦產(chǎn)生器矩形截面通道內(nèi)流動與傳熱特性的數(shù)值研究.pdf

1、板翅式換熱器因其具備效率高、強度大、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點，從而被廣泛使用在多種工業(yè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對板翅式換熱器換熱能力的要求也明顯提高，為此非常有必要進(jìn)一步提高板翅式換熱器的換熱能力。目前板翅式換熱器常用的增強換熱能力的方法有選用波紋翅片增加橫向渦強度以及換熱面積，選用鋸齒形翅片切斷邊界層等?？紤]到二次流可以在不過多增加流動阻力的情況下大大強化傳熱這一事實，本文提出一種特殊的翅片結(jié)構(gòu)，即在矩形截面通道的其中三個面上加裝三

2、角形渦產(chǎn)生器來強化縱向渦強度，并以此達(dá)到強化傳熱的目的。
　　本研究選取一周期性計算區(qū)域，并對區(qū)域進(jìn)行離散，用固體標(biāo)識法標(biāo)出三角形渦產(chǎn)生器，然后采用數(shù)值方法對矩形截面通道安裝渦產(chǎn)生器后的換熱特性進(jìn)行數(shù)值計算。在Pr=0.696-203和Re=200-1000條件下，通過改變?nèi)切螠u產(chǎn)生器的高度、攻擊角以及其在矩形截面通道內(nèi)的相對安裝位置，分析模擬努塞爾數(shù)Nu和阻力系數(shù)因子f隨雷諾數(shù)、渦產(chǎn)生器高度、渦產(chǎn)生器與流體來流方向的夾角以及渦

3、產(chǎn)生器之間的相對距離大小的變化關(guān)系。最后用二次流強度隨各參數(shù)的變化情況來解釋這種結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到強化傳熱的機理，并對數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了多參數(shù)擬合。
　　研究結(jié)果表明矩形截面通道內(nèi)三個面上的三角形渦產(chǎn)生器可以引導(dǎo)矩形截面通道內(nèi)的流體在向前流動的過程中旋轉(zhuǎn)起來，由于渦旋運動在流動過程中不斷得到加強，疊加的渦旋運動有效的強化了換熱效果；三角形渦產(chǎn)生器能夠產(chǎn)生較強的二次流使得矩形截面通道內(nèi)大范圍的換熱能力得到增強；在相同雷諾數(shù)下，Nu和f均隨矩形

4、截面通道高寬比和渦產(chǎn)生器相對間距的增大而減小，隨著渦產(chǎn)生器高度的增大而增大。對于渦產(chǎn)生器與主流方向的夾角，當(dāng)α<45°時，Nu和f隨著α的增大而增大；當(dāng)α>45°時，Nu和f隨著α的增大而減小。在相同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，隨著雷諾數(shù)的增大，Nu均隨之增大，而f均隨之減小。在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響下，二次強度與努塞爾數(shù)有著相同的變化趨勢，增強二次流強度同樣能起到強化傳熱的效果。換熱介質(zhì)同樣能影響翅片的換熱性能，在一定范圍內(nèi)隨著普朗特數(shù)Pr的增大，翅片的