隨著全球能源危機的日益加劇,如何節(jié)約能源備受當代社會關注。由于換熱設備在工業(yè)生產(chǎn)中的普遍應用,所以提高換熱器效率,研究強化換熱的新技術則成為了研究的熱點和新課題。被動強化技術因為其無需額外的能耗而被工業(yè)上廣泛應用。被動強化傳熱方法通常通過改變管道的表面幾何形狀或者在管道內部插入擾流物以達到強化傳熱的效果。本文以水為流動介質,采用CFD技術對圓管、橢圓直管、扭曲橢圓管、內置扭帶圓管、內置格柵扭帶圓管在層流狀態(tài)下進行數(shù)值模擬,將各個管道進行熱力學對比分析,并將場協(xié)同原理以及（火積）耗散理論應用于各換熱管的優(yōu)化設計,對其進行傳熱強化方面的理論分析,探究其強化傳熱機理,為工業(yè)應用提供理論基礎。數(shù)值模擬結果表明:(1)隨著橢圓直管以及扭曲橢圓管截面短長軸之比b/a值變小,Nu越大即越有利于傳熱,同時f也將增大即加大了流阻損失;隨著管道扁度的增加,管道內流體的速度與溫度梯度的平均協(xié)同角相應減小,速度與壓降梯度的平均協(xié)同角相應增大,（火積）耗散值相應減小,即隨著管道扁度的增加管道的傳熱效果相應提高;(2)扭曲橢圓管的管道長度一定時,管道扭曲角度越大,Nu與f均相應增大,流體速度場與溫度梯度場的整體協(xié)...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 強化傳熱技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 強化傳熱理論的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熵產(chǎn)最小化原理
        1.3.2 場協(xié)同理論
        1.3.3 （火積）與（火積）耗散
    1.4 本文研究工作
第2章 強化換熱管單相受迫對流傳熱的CFD技術
    2.1 概述
    2.2 強化傳熱管單相受迫對流傳熱的數(shù)學模型
        2.2.1 控制方程以及邊界條件
        2.2.2 無量綱化方程
        2.2.3 傳熱性能參數(shù)
    2.3 強化換熱管數(shù)值計算中的關鍵問題及對策
        2.3.1 網(wǎng)格劃分
        2.3.2 計算方法
        2.3.3 收斂性判據(jù)
    2.4 小結
第3章 換熱管流動及傳熱特性的CFD數(shù)值模擬
    3.1 圓管、橢圓直管及扭曲橢圓管的數(shù)值模擬分析
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 邊界條件
        3.1.3 網(wǎng)格獨立性檢驗和模型驗證
        3.1.4 模擬結果和討論
    3.2 內置扭帶圓管的數(shù)值模擬分析
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 模擬結果和討論
    3.3 內置格柵扭帶圓管的數(shù)值模擬分析
        3.3.1 物理模型
        3.3.2 邊界條件
        3.3.3 模擬結果和討論
    3.4 小結
第4章 基于場協(xié)同和（火積）耗散理論的管道流動傳熱的優(yōu)化分析
    4.1 管道強化傳熱的優(yōu)化技術方案討論
    4.2 管道流動傳熱的場協(xié)同分析
        4.2.1 橢圓直管與扭曲橢圓管流動傳熱的場協(xié)同分析
        4.2.2 內置扭帶圓管流動傳熱的場協(xié)同分析
        4.2.3 內置格柵扭帶圓管流動傳熱的場協(xié)同分析
    4.3 管道流動傳熱的（火積）耗散分析
        4.3.1 橢圓直管與扭曲橢圓管流動傳熱的（火積）耗散分析
        4.3.2 內置扭帶圓管流動傳熱的（火積）耗散分析
        4.3.3 內置格柵扭帶圓管流動傳熱的（火積）耗散分析
    4.4 小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
主要符號表
致謝
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況



本文編號：3747411