曲面三角形渦產(chǎn)生器圓管翅片傳熱特性的數(shù)值研究.pdf

1、翅片管式換熱器是結(jié)構(gòu)最緊湊的換熱器之一,且廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備。在換熱器翅片上表面安裝不同幾何形狀的渦產(chǎn)生器是一種有效的提高翅片效率的方法。當流體流過由翅片和圓管形成的通道時,渦產(chǎn)生器會使流線發(fā)生變化。帶渦產(chǎn)生器的圓管翅片換熱器具有良好的換熱性能,因此廣泛用于機車換熱器。本文主要通過數(shù)值方法研究一種新型帶曲面三角形渦產(chǎn)生器翅片換熱器,對提高翅片性能的作用,比如二次流強度的提高、尾部渦區(qū)流動特性的改善、對翅片傳熱特性的強化和空氣側(cè)阻力的影響

2、進行研究。
　　本文先選取合適的翅片單元作為計算區(qū)域,對計算區(qū)域進行合理的網(wǎng)格劃分,對數(shù)值計算所用的網(wǎng)格進行校核;其次將數(shù)值結(jié)果和實驗結(jié)果對比來驗證數(shù)值計算中所用算法的合理性;用數(shù)值計算方法對比相同尺寸下的平片和帶曲面三角形渦產(chǎn)生器翅片的各種性能,包括橫向和縱向截面流場的分布、圓管后尾渦區(qū)的流動特性、二次流特性、阻力系數(shù)f和Nuo數(shù)隨Re數(shù)的變化規(guī)律等;改變渦產(chǎn)生器的參數(shù),如渦產(chǎn)生器沿流向布置位置(過圓管中心的縱向軸與渦產(chǎn)生器起始

3、點和圓管中心聯(lián)線間的夾角β),渦產(chǎn)生器徑向位置rVG,渦產(chǎn)生器高度HVG,曲面渦產(chǎn)生器弧長l,翅片間距Tp,來分析各參數(shù)對翅片性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:圓管后翅片表面上沖壓曲面三角形渦產(chǎn)生器,可以起到分流和引流的作用,增加管后流體擾動,對圓管后尾渦區(qū)流體流動特性的改善效果明顯,有效的提高了圓管后低換熱翅片表面的傳熱系數(shù);由于渦產(chǎn)生器誘導(dǎo)的縱向渦使空氣側(cè)通道二次流強度增加,翅片表面大部分區(qū)域的傳熱得到了強化。渦產(chǎn)生器主要參數(shù)對

4、傳熱特性的影響如下:在帶曲面三角形渦產(chǎn)生器的叉排管式換熱器中β角在98o左右、渦產(chǎn)生器高度越高、渦產(chǎn)生器弧長約為渦產(chǎn)生器高度的4倍、渦產(chǎn)生器徑向位置rVG約為管外徑的1.7倍時,翅片傳熱性能最優(yōu);同時翅片間距約為2.15 mm時,翅片性能最佳。在帶曲面三角形渦產(chǎn)生器的順排管式換熱器中當渦產(chǎn)生器前緣點與管橫向中心線重合、渦產(chǎn)生器弧長越短、渦產(chǎn)生器離圓管越遠時,翅片傳熱性能最優(yōu);同時翅片間距約為2.15 mm時,翅片性能最佳;渦產(chǎn)生器高度約