【摘要】：能源與環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻,強(qiáng)化換熱管因能夠較顯著地提高換熱設(shè)備換熱效率和減少能源消耗而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。本論文借鑒丁胞強(qiáng)化換熱管幾何減阻特性,提出了一種新型的渦節(jié)強(qiáng)化換熱管,采用數(shù)值模擬方法系統(tǒng)研究了新型渦節(jié)強(qiáng)化換熱管管內(nèi)流體的流動(dòng)與換熱特性。論文首先基于結(jié)構(gòu)力學(xué)理論,首次利用有限元法模擬了渦節(jié)管的加工工程,建立了與實(shí)際物理模型一致的幾何模擬模型。采用可實(shí)現(xiàn)的k-ε湍流模型分別對(duì)基于結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法(CAD)建立的幾何模型進(jìn)行了渦節(jié)管管內(nèi)流體流動(dòng)與換熱過(guò)程的數(shù)值模擬,對(duì)比分析了兩種不同幾何模型的管內(nèi)流動(dòng)和換熱特性的差異,并基于場(chǎng)協(xié)同理論分析了造成兩種模型換熱能力差異的緣由。渦節(jié)管管壁的突起結(jié)構(gòu)能夠更為有效地強(qiáng)化管內(nèi)流體的對(duì)流換熱。相對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,CAD模型的渦節(jié)管強(qiáng)化換熱能力低、流動(dòng)阻力大、綜合性能因子小。5000Re30000時(shí),渦節(jié)管相比光管換熱能力提高了22~53%,具有優(yōu)良的流動(dòng)換熱綜合性能。進(jìn)一步利用結(jié)構(gòu)力學(xué)模型分析了不同幾何參數(shù)(渦節(jié)旋轉(zhuǎn)角度α,間距s、凹陷深度h以及外接球半徑R)和Re等因素對(duì)渦節(jié)管管內(nèi)流體流動(dòng)阻力與換熱特性的影響行為及規(guī)律,獲得了優(yōu)化的幾何參數(shù)組合:α=60°、s=25 mm、h=8 mm和R=30 mm,此時(shí)渦節(jié)管綜合性能因子為1.19~1.27。采用多元回歸分析法,擬合得到Nu和f的準(zhǔn)則關(guān)系式,并驗(yàn)證了其可靠性。最后,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和插入擾流件對(duì)渦節(jié)管管內(nèi)流體換熱與流動(dòng)阻力的影響。渦節(jié)管圓周方向上增加一個(gè)凹坑可使全局Nu進(jìn)一步提升8.4~20.8%;渦節(jié)管主流區(qū)域插入光滑扭帶換熱強(qiáng)化效果受限且會(huì)引起更多的壓降和損失。
【圖文】：

1 緒 論由于流量重新附著，丁胞結(jié)構(gòu)下游為高換熱區(qū)域。對(duì)于相同的道高度較低時(shí)換熱系數(shù)較高；隨著丁胞間距的逐漸變小，整體不斷增大。mmad[26]使用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)雙向丁胞翅片板（如下圖）的換了研究，數(shù)值計(jì)算的 Re 范圍為 214-4000，流動(dòng)從層流逐漸過(guò)果表明新型丁胞板的換熱效率比普通平板提高 1.6-2.75 倍，力損失，阻力系數(shù)增大了 4-8 倍。雙向丁胞翅片板能不斷的改方向，，擾亂和破壞流動(dòng)邊界層，從而達(dá)到增強(qiáng)換熱的目的。

1 緒 論.8%，而順排的丁胞管壓力損失增大 18.6%到 25.9%，說(shuō)明不同排列方損失影響較大，而對(duì)傳熱效果的影響較小。u wang[45]等分別對(duì)含有球形和橢圓球形的新型丁胞強(qiáng)化換熱管（圖 合熱水力性能的對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)使用恒定流速的熱水加熱管側(cè)的冷驗(yàn)結(jié)果與相同尺寸的光滑管道進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于光管丁胞管換熱系數(shù)能提高 38.6%至 175.1%，球形丁胞管提高 34.1%至，兩者的阻力系數(shù)相對(duì)于光管分別增加 26.9%-75%和 32.9%-92%。過(guò)在流道中布置丁胞結(jié)構(gòu)，可以有效地使湍流轉(zhuǎn)戾點(diǎn)提前。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK172

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 陳清華;賀志強(qiáng);劉娟芳;朱桂同;;丁胞型強(qiáng)化換熱管內(nèi)突起結(jié)構(gòu)對(duì)流傳熱及阻力的數(shù)值模擬[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2014年01期

2 段亞平;;管殼式換熱器的換熱管強(qiáng)化傳熱技術(shù)淺述[J];應(yīng)用能源技術(shù);2010年04期

3 趙鵬;劉高文;朱曉華;劉玉峰;;間距對(duì)凹坑強(qiáng)化傳熱和流動(dòng)阻力的影響[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2009年10期

4 劉高文;趙鵬;張宗衛(wèi);劉濤;;單凹坑壁面的瞬態(tài)紅外傳熱測(cè)量與流場(chǎng)顯示[J];推進(jìn)技術(shù);2009年01期

5 李瑞;何雅玲;楚攀;雷勇剛;;丁胞型強(qiáng)化換熱管的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2008年11期

6 劉高文;張麗;郭濤;;凹坑強(qiáng)化傳熱的研究進(jìn)展回顧[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2007年11期

7 臧仁德;何川;潘云云;丹宇;;窄縫流道壁面上分布凹坑對(duì)流動(dòng)傳熱的影響[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年10期

8 曾敏,王秋旺,屈治國(guó),柏巍,陶文銓;波紋管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱與阻力特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

本文編號(hào)：2647510