在連續(xù)式回流風(fēng)洞中,為了控制風(fēng)洞氣流的總溫,平衡風(fēng)扇或壓縮機(jī)做功產(chǎn)生的熱量,需要在風(fēng)洞試驗(yàn)段上游布置換熱器。風(fēng)洞換熱器除了需要提高換熱效率、降低壓力損失之外,其對(duì)來(lái)流的整流效果及自身所引發(fā)的湍流流動(dòng)也會(huì)對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)段流場(chǎng)品質(zhì)造成影響。在0.55m×0.40m低噪聲航空聲學(xué)風(fēng)洞中,使用熱線風(fēng)速儀對(duì)橢圓管翅片式及板翅式換熱器的下游湍流度分布進(jìn)行了試驗(yàn)研究,獲得了不同構(gòu)型換熱器的壓力損失特性。采用數(shù)值模擬方法,對(duì)不同構(gòu)型熱交換器的再生湍流度進(jìn)行了模擬和分析。研究結(jié)果表明,橢圓管翅片式與板翅式換熱器對(duì)湍流流動(dòng)的整流效果有明顯差異。橢圓管翅片式換熱器對(duì)降低湍流度、抑制其不均勻分布的效果要優(yōu)于板翅式換熱器,板翅式換熱器對(duì)湍流度橫向分量的整流效果較好,板翅式換熱器的再生湍流度約為管翅式換熱器的30%～40%。研究結(jié)果可為高流場(chǎng)品質(zhì)要求的大型連續(xù)式風(fēng)洞換熱器的選型及優(yōu)化提供參考。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2019,33(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

風(fēng)洞氣動(dòng)輪廓

使用可變角度的擾流體組件模擬產(chǎn)生不同湍流度及速度不均勻的來(lái)流條件。使用Dantec公司的熱線風(fēng)速儀對(duì)湍流度和速度進(jìn)行測(cè)量，所使用的熱線探頭為二維探頭，可分別對(duì)氣流的橫向和流向速度以及速度脈動(dòng)進(jìn)行測(cè)量[11-12]。熱線探頭移測(cè)架安裝在風(fēng)洞駐室地面上，通過(guò)一個(gè)L形的支架伸入換熱器下游，并通過(guò)移測(cè)架的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同位置的湍流度測(cè)量。圖4 擾流體組件外形

風(fēng)洞中通常使用的換熱器如管翅式及板翅式換熱器，在結(jié)構(gòu)形式上具備將上游大尺寸旋渦分割成小尺寸旋渦的能力，同時(shí)，由于翅片間距小、沿流向長(zhǎng)度較長(zhǎng)等特點(diǎn)，大大增加了氣流流過(guò)時(shí)的粘性耗散作用，具備降低風(fēng)洞氣流湍流度、提高換熱器下游截面流動(dòng)均勻性及穩(wěn)定性的能力，如圖1所示。趙波等[4]采用數(shù)值模擬方法，對(duì)錯(cuò)排橢圓管翅片式換熱器下游的速度及溫度分布進(jìn)行了優(yōu)化，并在連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞中成功應(yīng)用。楚攀等[5]對(duì)橢圓管翅片式換熱器的增強(qiáng)混合及換熱效果進(jìn)行了研究，提出了一種改善速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間協(xié)同關(guān)系的流動(dòng)控制方法。劉曉波等[6]綜合比較了管翅式、板翅式等換熱器在風(fēng)洞中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，給出了換熱器在大型風(fēng)洞中布局的優(yōu)化方案。魏進(jìn)家等[7]對(duì)板翅式換熱器的流動(dòng)及傳熱特性進(jìn)行了研究，為板翅式換熱器的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。關(guān)欣等[8]則對(duì)板翅式換熱器的動(dòng)態(tài)特性通用分析解進(jìn)行了研究，獲得了較好的計(jì)算精度。上述研究成果直接推動(dòng)了大型連續(xù)式風(fēng)洞換熱器的技術(shù)進(jìn)步并擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。板翅式換熱器中的長(zhǎng)扁管及管翅式換熱器中的圓管/橢圓管、翅片均會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的尾流，該尾流影響范圍大，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的再生湍流，其對(duì)換熱器氣流湍流特性的影響具有較大的不確定性。由于換熱器下游的湍流度及其分布特性對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)段流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)具有較大影響，因此通過(guò)研究了解和掌握其特性，對(duì)風(fēng)洞換熱器的設(shè)計(jì)具有重要意義。本文在不考慮不同形式熱交換器換熱效率的前提下，通過(guò)試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬的手段對(duì)不同來(lái)流湍流度條件下，板翅式及管翅式換熱器下游的湍流特性進(jìn)行了研究，分析了2種換熱器在湍流流場(chǎng)整流能力方面的差異，可為高氣流品質(zhì)要求的風(fēng)洞換熱器設(shè)計(jì)提供參考。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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