本文關(guān)鍵詞：間斷環(huán)面槽翅片環(huán)橫截面直徑對其流動傳熱性能的數(shù)值分析

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【摘要】：隨著科技和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人類對能源能源的消耗也與日俱增,造成的污染和環(huán)境問題也同樣帶來了巨大的負(fù)面壓力。我國在現(xiàn)階段的能源利用中存在的主要矛盾為能源品種較為單一、能源有效利用率較低,所以如何提高能源的利用效率,減少對環(huán)境的排放在今天來看就顯得尤為迫切。換熱器作為當(dāng)今在能源消耗、能源轉(zhuǎn)化過程中利用最廣泛的部件之一,提高其效率對提高能源利用率有著重要的影響。管翅式換熱器作為一種緊湊式換熱器,在石油化工、航空航天、汽車和冶金等工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。實際應(yīng)用中管翅式換熱器性能的好壞主要取決于翅片表面的換熱能力即翅片表面的換熱系數(shù)。所以為了提高翅片表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)同時不會顯著增加流動的阻力,多種不同結(jié)構(gòu)樣式的翅片表面被研究開發(fā)出來。間斷環(huán)面槽翅片作為一種典型的開槽翅片,有著良好的綜合換熱特性。本文就兩排圓管間斷環(huán)面槽對稱分布的翅片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,通過抽象出數(shù)學(xué)模型來確定計算區(qū)域,對計算區(qū)域進(jìn)行離散化后采用SIMPLE算法對不同環(huán)橫截面直徑、不同環(huán)面槽弧長在不同翅片間距下的流動及換熱特性進(jìn)行了數(shù)值分析。數(shù)值結(jié)果表明,在相同翅片間距的流動通道內(nèi)的平均努賽爾數(shù)和二次流強(qiáng)度隨著環(huán)橫截面直徑的增大而增大,在高雷諾數(shù)情況下表現(xiàn)的更為明顯,阻力系數(shù)亦隨著環(huán)橫截面直徑的增大而增大。環(huán)橫截面直徑一定時,翅片間距增大平均努賽爾數(shù)和阻力系數(shù)隨之減小。而在相同環(huán)橫截面直徑和翅片間距的情況下,環(huán)面槽弧長角度越大平均努賽爾數(shù)及阻力系數(shù)都隨之增大。通過計算強(qiáng)化換熱因子JF得到了理論上的最佳環(huán)橫截面直徑和環(huán)面槽弧長角度及翅片間距,確定了本文所研究的幾何結(jié)構(gòu)條件下最佳的環(huán)橫截面直徑、環(huán)面槽弧長、翅片間距等幾何參數(shù)。最后通過多元回歸的方法擬合了本文及已發(fā)表的文獻(xiàn)中所研究的幾何參數(shù)條件下的努賽爾數(shù)、阻力系數(shù)與各幾何參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)式關(guān)系,通過對這些幾何參數(shù)之間關(guān)系的研究可為兩排管的間斷環(huán)面槽翅片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供更多的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：間斷環(huán)面槽 環(huán)橫截面直徑 環(huán)面槽弧長 流動換熱 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 概述9-10
• 1.2.2 開槽、開縫翅片的研究10-12
• 1.2.3 二次流特性的研究12-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 2 物理模型及相關(guān)參數(shù)14-16
• 3 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值方法16-20
• 3.1 數(shù)學(xué)模型描述方程16-17
• 3.2 計算區(qū)域及邊界條件17-18
• 3.3 相關(guān)參數(shù)定義18-20
• 4 數(shù)值方法及可靠性判定20-31
• 4.1 計算區(qū)域離散20-22
• 4.2 邊界條件離散22-23
• 4.3 求解方程建立23-26
• 4.4 速度和壓力的耦合方法26-27
• 4.5 數(shù)值結(jié)果收斂判定27
• 4.6 網(wǎng)格系統(tǒng)27-29
• 4.7 網(wǎng)格獨立性校核29
• 4.8 計算程序正確性考核29-30
• 4.9 數(shù)值計算的幾何參數(shù)30-31
• 5 環(huán)橫截面直徑對流動換熱的影響31-36
• 5.1 環(huán)橫截面直徑對翅片表面換熱性能的影響31-32
• 5.2 環(huán)橫截面直徑對流場的影響32-33
• 5.3 環(huán)橫截面直徑對換熱和阻力性能的影響33-34
• 5.4 環(huán)橫截面直徑對二次流的影響34-36
• 6 環(huán)面槽弧長及翅片間距對流動換熱的影響36-39
• 6.1 環(huán)面槽弧長對換熱和阻力性能的影響36
• 6.2 環(huán)面槽弧長對二次流的影響36-37
• 6.3 翅片間距對換熱和阻力性能的影響37-39
• 7 傳熱強(qiáng)化的評價39-43
• 8 影響傳熱性能參數(shù)的相互關(guān)系43-48
• 結(jié)論48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 附錄A 符號表53-55
• 攻讀學(xué)位期間研究成果55

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曹瀧;叉排圓管非對稱間斷環(huán)面槽換熱器翅片傳熱特性的數(shù)值研究[D];蘭州交通大學(xué);2014年

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本文編號：1050951