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1、第48卷第7期原子能科學(xué)技術(shù)Vol.48,No.72014年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJul.2014波浪管內(nèi)流場與傳熱及阻力特性數(shù)值模擬蔡報(bào)煒,王建軍(哈爾濱工程大學(xué)核安全與仿真技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150001)摘要:參照波浪管單管換熱的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),選用Fluent軟件中的不同湍流模型和壁面處理方法,對波浪管換熱器的換熱系數(shù)和壓降進(jìn)行計(jì)算,通過比較計(jì)算結(jié)果,確定可用于波浪管內(nèi)流動傳熱特性模擬的計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析流體在波浪管內(nèi)部的流場結(jié)構(gòu)和傳熱特性。分析結(jié)果
2、表明:RNGk模型配合增強(qiáng)壁面處理方法得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值最為接近;與直管相比,波浪管的換熱系數(shù)和阻力系數(shù)的增加幅度在低Re下較大,而在高Re下較小,其中換熱系數(shù)和阻力系數(shù)增加幅度最大的位置均出現(xiàn)在各弧段交接處,即曲率反向的位置。計(jì)算結(jié)果可為強(qiáng)化傳熱管設(shè)計(jì)及其優(yōu)化提供支撐。關(guān)鍵詞:強(qiáng)化傳熱;波浪管;數(shù)值模擬中圖分類號:TL33文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1000‐6931(2014)07‐1194‐06doi:10.7538/yzk.2014.48.07.1194NumericalStudyonFlowFieldWithHeat
3、TransferandFlowResistanceinWavyTubeCAIBao‐wei,WANGJian‐jun(FundamentalScienceonNuclearSafetyandSimulationTechnologyLaboratory,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:Theheattransferandpressuredropcharacteristicsofwavytubeheatexchangerwereinvestigated
4、numericallywithcommercialcomputationsoftwareFluent.Differentturbulencemodelsandnear‐walltreatmentswerestudied,andtheresultswerecomparedwithexperimentaldatatodeterminethemostappropriateschemeforsimula‐tingthehydrodynamicsandheattransferinwavytubeheatexchanger.Ontheba
5、sisofthis,furtherstudiesonthestructureofflowfieldandtheheattransfercharacteristicsofwavytubeweredone.ItcanbeconcludedthatRNGkmodelcombinedwithenhancedwalltreatmentgivestheclosestresulttotheexperimentaldatecomparedtootherschemes.Comparedtothestraighttube,itcanbeseent
6、hattheincreaseoftheheattransfercoefficientandthefrictionalcoefficientissubstantialinlowRewhilesmallinhighRe,andthepositionswiththehighestheattransfercoefficientandthehighestpressuredroparebothlocatedatthejunctionofarcsegments,wherecurvaturechangesdirection.Thesimula
7、tionresultscansupportthefuturestudyondesignandoptimiza‐tionoftheenhancedheattransfertubes.收稿日期:2013‐04‐29;修回日期:2013‐06‐21基金項(xiàng)目:核安全與仿真技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室基金資助項(xiàng)目(HEUFN1307);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51376052)作者簡介:蔡報(bào)煒(1990—),男,江西九江人,碩士研究生,核能科學(xué)與工程專業(yè)第7期蔡報(bào)煒等:波浪管內(nèi)流場與傳熱及阻力特性數(shù)值模擬1195Keywords:heatt
8、ransferenhancement;wavytube;numericalstudy[4]目前,研究者已開發(fā)研制了多種結(jié)構(gòu)形式浪管單管換熱器的結(jié)構(gòu),用三維建模軟件的強(qiáng)化換熱元件,強(qiáng)化換熱元件一般通過擴(kuò)展UG建立其幾何模型,如圖1a所示。實(shí)驗(yàn)段殼表面、管內(nèi)插入物和扭曲表面等方式