管及管束的自然對流換熱作為一種廣泛存在于實際工程應用中的自然現(xiàn)象,對其換熱規(guī)律的探討一直吸引著諸多學者。橫向大剪切干涉作為一種輸出條紋簡單,抗干擾能力強的激光干涉測量手段,已被廣泛應用于溫度場的檢測之中。計算機技術和數(shù)值算法的飛速發(fā)展促進了計算流體力學的進步,采用數(shù)值模擬對流體換熱進行預測已成為當前換熱研究中不可或缺的一部分。本文擬采用這兩種研究手段對單根橢圓管、三根橢圓管構(gòu)成的橢圓管束、單根圓管、水平雙圓管的自然對流換熱情況進行分析。對單根橢圓管的自然對流換熱研究,選用數(shù)值模擬的方式,考慮了無限大空間和受限空間兩種結(jié)構(gòu),探究了橢圓管在不同偏轉(zhuǎn)角度下的換熱差異,結(jié)果表明,無限大空間的橢圓管,其局部換熱系數(shù)的最大值總是位于橢圓管長軸遠離羽狀流側(cè),最小值總是位于羽狀流附近;有限空間中的橢圓管,其局部換熱系數(shù)的最大值隨著Ra的增大顯著增大,而最小值則基本不變。對橢圓管束的自然對流換熱研究,選用數(shù)值模擬的方式,考慮了受限空間中,上壁面距最上方管的距離、管間距、橢圓管短長軸之比對系統(tǒng)換熱的影響,結(jié)果表明,最上方管受上壁面的影響最大且存在一個最大影響距離;管間距較小時阻擋作用占主要因素,隨著管間距... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學湖北省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

計算流體力學求解過程圖

管在不同偏轉(zhuǎn)角度下的自然對流換熱進行了數(shù)值受限空間兩種情況。首先建立數(shù)學模型、確定控證以確定合適的網(wǎng)格數(shù)量；然后利用 ANSYS-Fl結(jié)果經(jīng) Tecplot 軟件處理后進行分析。針對橢圓管已有結(jié)果進行了對比，驗證了模擬的準確性；針熱情況，分析了其相應的等溫線圖和流線圖，考慮不同偏轉(zhuǎn)角度對其局部換熱系數(shù)的影響。型橢圓管為研究對象，采用數(shù)值模擬研究其不同偏，按照需求建立如圖 3.1 所示的物理模型，其中，正方形腔內(nèi)中心位置，橢圓管長半軸為 a=18 m AR=b/a=0.67。橢圓管長軸與 x 負方向的夾角的橢圓管在無限大空間與受限空間中的自然對流

數(shù)值模擬的準確性，并提高后續(xù)的計算效率。章采用了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方式對計算域進行網(wǎng)格示意圖如圖 3.2 所示，將計算域用合適的圓形分成兩部分，靠近橢圓密集的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，靠近腔體的部分采用由密到疏的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)高效準確的得到模擬結(jié)果，對網(wǎng)格進行了無關解驗證。表 3.1 所示即限大空間中，不同網(wǎng)格數(shù)量下計算所得的平均 Nu 與文獻[71]中實驗數(shù)可知，在網(wǎng)格數(shù)量為 30 萬左右時即可滿足計算精度要求。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于全息術的水平偏置橢圓管自然對流換熱[J]. 朱進容,代金梅,程曉敏,張金業(yè),成純富.  化工學報. 2016(04)
[2]基于Goose LDW-PSO的管殼式換熱器優(yōu)化設計[J]. 杜雪平,陳貴冬,曾敏,王秋旺.  工程熱物理學報. 2010(04)
[3]高雷萊數(shù)條件下豎列管束的自然對流換熱[J]. 楊世銘,蔣常建,徐建新,范云良.  工程熱物理學報. 1997(05)



本文編號：3411603