西安交通大学学报
西安交通大學學報
서안교통대학학보
JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY
2012年
5期
19-24,43
,共7页
张颖莉%种道彤%刘继平%严俊杰
張穎莉%種道彤%劉繼平%嚴俊傑
장영리%충도동%류계평%엄준걸
流固耦合换热%混合对流%数值模拟%壁面导热%耦合计算
流固耦閤換熱%混閤對流%數值模擬%壁麵導熱%耦閤計算
류고우합환열%혼합대류%수치모의%벽면도열%우합계산
针对方管内空气混合对流时的流固耦合换热问题,提出将壁面导热作为边界条件进行处理的壁面导热与流动耦合简化计算方法,推导了计算公式,并采用SIMPLER算法进行了数值模拟.算法忽略壁面沿厚度方向的导热,假设管壁温度沿轴向一维分布,采用热量平衡法建立边界单元的能量守恒方程,将固体区域的导热简化为流体区域的边界条件,以提高计算的精度和可靠性.计算结果表明,受二次流影响,沿通道周向热量从加热面同时沿顺时针和逆时针方向迅速向两边传递,各壁面最大温差小于0.5℃,在轴向归一化长度为2～4时壁面轴向导热热流密度出现最值.平均Nusselt数Num随Reynolds数Re及方管倾斜角度θ的增大而增大,最优倾角在-30°和0°之间变化,但当Re＞1 500时,Num随θ的变化近似保持不变.计算结果与实验数据吻合良好,最大偏差小于±28.7％.
針對方管內空氣混閤對流時的流固耦閤換熱問題,提齣將壁麵導熱作為邊界條件進行處理的壁麵導熱與流動耦閤簡化計算方法,推導瞭計算公式,併採用SIMPLER算法進行瞭數值模擬.算法忽略壁麵沿厚度方嚮的導熱,假設管壁溫度沿軸嚮一維分佈,採用熱量平衡法建立邊界單元的能量守恆方程,將固體區域的導熱簡化為流體區域的邊界條件,以提高計算的精度和可靠性.計算結果錶明,受二次流影響,沿通道週嚮熱量從加熱麵同時沿順時針和逆時針方嚮迅速嚮兩邊傳遞,各壁麵最大溫差小于0.5℃,在軸嚮歸一化長度為2～4時壁麵軸嚮導熱熱流密度齣現最值.平均Nusselt數Num隨Reynolds數Re及方管傾斜角度θ的增大而增大,最優傾角在-30°和0°之間變化,但噹Re＞1 500時,Num隨θ的變化近似保持不變.計算結果與實驗數據吻閤良好,最大偏差小于±28.7％.
침대방관내공기혼합대류시적류고우합환열문제,제출장벽면도열작위변계조건진행처리적벽면도열여류동우합간화계산방법,추도료계산공식,병채용SIMPLER산법진행료수치모의.산법홀략벽면연후도방향적도열,가설관벽온도연축향일유분포,채용열량평형법건립변계단원적능량수항방정,장고체구역적도열간화위류체구역적변계조건,이제고계산적정도화가고성.계산결과표명,수이차류영향,연통도주향열량종가열면동시연순시침화역시침방향신속향량변전체,각벽면최대온차소우0.5℃,재축향귀일화장도위2～4시벽면축향도열열류밀도출현최치.평균Nusselt수Num수Reynolds수Re급방관경사각도θ적증대이증대,최우경각재-30°화0°지간변화,단당Re＞1 500시,Num수θ적변화근사보지불변.계산결과여실험수거문합량호,최대편차소우±28.7％.
