微尺度及宏尺度流場的數(shù)值研究及結構改進.pdf

1、微型化不是簡單的尺寸縮小，微尺度流動所基于的物理因素與宏觀流動不同，使微尺度流動呈現(xiàn)新的特點。本文分別通過對微通道和常規(guī)通道中流體的流動和傳熱現(xiàn)象的研究，以尋求宏、微通道結構最優(yōu)設計、制造和通道性能優(yōu)化的有效途徑。對于微尺度通道的研究主要以微型燃氣輪機回熱器通道的流動與換熱特性為主要研究對象，利用Fluent軟件首先對一次表面回熱器建立三維數(shù)值模型，研究在相同寬高比P/H下，流動交錯角θ的變化及Re對其流動與換熱性能的影響。結果表明，當

2、θ≤120°時，Nu隨著θ的增大而增大，當θ＞120°時，Nu卻隨著θ的增大而減小。交錯角為60°、90°、120°、150°下最大換熱效果對應的最佳P/H分別為3.1、2.7、2.2、1.0°同時發(fā)現(xiàn)微通道內流體從層流轉變到湍流的轉捩較常規(guī)通道出現(xiàn)了明顯提前現(xiàn)象。 本文提出一種新的回熱器多層模型，使模擬結果更具可靠性，并且對流動交錯角為60°的一次表面回熱器(PSR)進行整體的傳熱和流動性能預測分析。結合場協(xié)同理論研究其換熱特

3、性，結果表明，Nu數(shù)越大，協(xié)同角越小，全場平均協(xié)同角揭示了該結構單元體對流換熱的強弱分布不均勻。同時，研究發(fā)現(xiàn)回熱器的性能隨回熱器通道數(shù)的增多呈規(guī)律性變化，出口溫度隨通道數(shù)增多呈對數(shù)曲線變化，壓降呈線性變化，而傳熱系數(shù)呈雙曲線趨勢變化。利用這些預測結果對回熱器芯體結構進行設計。對于宏尺度通道的研究主要以機車廠某動車組通風風道為主要研究對象，針對其內部流場進行數(shù)值分析與研究，以達到在三個通風出口處空氣流量均勻分配的目的。研究結果表明，1通