化工学报
化工學報
화공학보
JOURNAL OF CHEMICAL INDUSY AND ENGINEERING (CHINA)
2012年
1期
71-83
,共13页
梯形片%涡流发生器%发夹涡%纵向涡%强化传热
梯形片%渦流髮生器%髮夾渦%縱嚮渦%彊化傳熱
제형편%와류발생기%발협와%종향와%강화전열
利用Realizable k-ε湍流模型对带缺口的梯形扰流片进行流动和传热特性的数值模拟,研究了梯形扰流片的缺口位置及流动方式对矩形通道内流场以及传热的影响,同时通过对涡量、流线、流速分布、压力变化、湍流强度等的分析,揭示了扰流片强化传热的机理.结果表明,逆流时Nusselt数比顺流时提高了21.7％,同时摩擦因子也提高了25％.顺流时内侧缺口绕流片提高了传热系数的同时也增加了摩擦阻力,而外侧缺口的绕流片降低了传热系数同时也降低了形状阻力.研究发现较低Reynolds数下(10000＜Re＜14000),逆流体现了较好的综合性能,但较高Reynolds数下(14000＜Re＜20000),带缺口的绕流片则表现更好的综合性能.由于Kelvin-Helmholtz不稳定性导致了绕流片顶端后缘产生自由剪切层并诱发了发夹涡；绕流片的前后压差导致了流场内流体的旋流运动,形成了两个纵向涡；扰流片背面的逆压梯度产生了回流并形成回流涡.纵向涡强化了壁面与流动中心的对流传递过程,发夹涡则强化了主流区的流动混合,两种涡的共同作用加速了壁面的热量交换,实现了强化传热.
利用Realizable k-ε湍流模型對帶缺口的梯形擾流片進行流動和傳熱特性的數值模擬,研究瞭梯形擾流片的缺口位置及流動方式對矩形通道內流場以及傳熱的影響,同時通過對渦量、流線、流速分佈、壓力變化、湍流彊度等的分析,揭示瞭擾流片彊化傳熱的機理.結果錶明,逆流時Nusselt數比順流時提高瞭21.7％,同時摩抆因子也提高瞭25％.順流時內側缺口繞流片提高瞭傳熱繫數的同時也增加瞭摩抆阻力,而外側缺口的繞流片降低瞭傳熱繫數同時也降低瞭形狀阻力.研究髮現較低Reynolds數下(10000＜Re＜14000),逆流體現瞭較好的綜閤性能,但較高Reynolds數下(14000＜Re＜20000),帶缺口的繞流片則錶現更好的綜閤性能.由于Kelvin-Helmholtz不穩定性導緻瞭繞流片頂耑後緣產生自由剪切層併誘髮瞭髮夾渦；繞流片的前後壓差導緻瞭流場內流體的鏇流運動,形成瞭兩箇縱嚮渦；擾流片揹麵的逆壓梯度產生瞭迴流併形成迴流渦.縱嚮渦彊化瞭壁麵與流動中心的對流傳遞過程,髮夾渦則彊化瞭主流區的流動混閤,兩種渦的共同作用加速瞭壁麵的熱量交換,實現瞭彊化傳熱.
이용Realizable k-ε단류모형대대결구적제형우류편진행류동화전열특성적수치모의,연구료제형우류편적결구위치급류동방식대구형통도내류장이급전열적영향,동시통과대와량、류선、류속분포、압력변화、단류강도등적분석,게시료우류편강화전열적궤리.결과표명,역류시Nusselt수비순류시제고료21.7％,동시마찰인자야제고료25％.순류시내측결구요류편제고료전열계수적동시야증가료마찰조력,이외측결구적요류편강저료전열계수동시야강저료형상조력.연구발현교저Reynolds수하(10000＜Re＜14000),역류체현료교호적종합성능,단교고Reynolds수하(14000＜Re＜20000),대결구적요류편칙표현경호적종합성능.유우Kelvin-Helmholtz불은정성도치료요류편정단후연산생자유전절층병유발료발협와；요류편적전후압차도치료류장내류체적선류운동,형성료량개종향와；우류편배면적역압제도산생료회류병형성회류와.종향와강화료벽면여류동중심적대류전체과정,발협와칙강화료주류구적류동혼합,량충와적공동작용가속료벽면적열량교환,실현료강화전열.
