【摘要】：管翅式換熱器廣泛應(yīng)用于鐵道機車設(shè)備換熱器、石油化工、汽車動力等行業(yè),其換熱器的性能優(yōu)化一直以來是眾多學(xué)者研究和關(guān)注的焦點。翅片管束通道中的渦動力學(xué)特性決定著管翅換熱器的關(guān)鍵功能特性:流動與傳熱特性。但目前對于這方面的研究較為少見,為了進一步為換熱器的性能優(yōu)化提供理論依據(jù),有必要對管束通道中的渦動力學(xué)特征進行詳細研究。在本文中選用了獨立翅片管以及非連續(xù)環(huán)翅管束兩種模型,對其渦動力學(xué)特性及其對傳熱性能的影響進行分析。本文根據(jù)文獻選取了合適的計算區(qū)域并對其進行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,在網(wǎng)格質(zhì)量達到數(shù)值計算要求的情況下,采用SST k-ω湍流模型對網(wǎng)格進行獨立性考核;其次運用文獻中的實驗數(shù)據(jù)進行對比來驗證算法的合理性。通過改變翅片間距T_p、環(huán)翅寬度H_f來研究獨立翅片管以及非連續(xù)環(huán)翅管束通道的渦動力學(xué)特性,包括翅管管后的流動特性、時均阻力系數(shù)C_(dm)、管后渦旋脫落頻率f和斯特勞哈爾數(shù)St隨雷諾數(shù)Re的變化規(guī)律等渦動力學(xué)特性;在管束通道渦動力學(xué)特性研究中增加了管間距比L_1/L_2對管束通道渦動力學(xué)特性的影響。本文后續(xù)通過非連續(xù)環(huán)翅管束通道中的渦動力學(xué)特性對傳熱的影響研究,得到管束通道中的渦動力學(xué)特性與平均努塞爾數(shù)Nu_m之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:在研究獨立環(huán)翅管的渦動力學(xué)特性時,時均阻力系數(shù)呈現(xiàn)出隨著雷諾數(shù)的增大先減小后增大至平穩(wěn)的趨勢;渦旋脫落頻率雖然受到了環(huán)翅翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,但總體上還是隨著雷諾數(shù)的增大而呈現(xiàn)出線性增大,斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大而增大。在非連續(xù)環(huán)翅管束通道渦動力學(xué)研究中,由于受到管束結(jié)構(gòu)以及環(huán)翅翅片的作用,本文研究中的中心翅片管的時均阻力系數(shù)小于獨立翅片管,但隨雷諾數(shù)的變化趨勢基本一致;渦旋脫落頻率隨著雷諾數(shù)的增大而呈現(xiàn)出線性增大,斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大先增大而后減小。在研究非連續(xù)環(huán)翅管束通道傳熱特性時發(fā)現(xiàn),相對于翅片間距以及環(huán)翅寬度,雷諾數(shù)以及管間距比對管束通道的換熱貢獻更大;管束通道傳熱特性與來流空氣的速度以及空氣在翅管管后渦旋的脫落頻率有關(guān),而且渦旋的脫落頻率對管束通道的換熱能力有著較大的影響。
【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】：2019
【分類號】：TK172
【圖文】：

非連續(xù)環(huán)翅管束通道流動中渦動力學(xué)特性及其對傳熱的影響研究管及環(huán)翅管束通道物理模型管結(jié)構(gòu)及參數(shù)究獨立翅片管以及非連續(xù)環(huán)翅管束通道中的渦動力學(xué)特性圖 2.1 所示為獨立翅片管結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)空氣流經(jīng)環(huán)獨立翅替脫落的渦旋，獨立翅片管管后的渦旋脫落規(guī)律與光滑單管同是管上布置的環(huán)翅片以及翅片與翅片之間的距離對于渦獨立翅片管中重點模擬在不同環(huán)翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)以及翅片間距響。

8圖 2.2 獨立翅片管結(jié)構(gòu)參數(shù)圖示，D 為獨立翅片管管外徑，D0為圓管內(nèi)徑，Hf為環(huán)翅翅片δf為環(huán)翅翅片厚度。本文研究中，選取 D 為 10mm，D0=8.8mm，Tp取 15、20、25mm，本文中將翅片厚度δf默認(rèn)為 0片寬度Hf以及環(huán)翅片間距Tp作為參數(shù)，在不同Hf以及不同

非連續(xù)環(huán)翅管束通道結(jié)構(gòu)示意圖

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本文編號：2768607