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《平翅片換熱器管外流動與傳熱特性的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、平翅片換熱器管外流動與傳熱特性的數(shù)值模擬摘要:本文利用CFD軟件FLUENT對平翅片換熱器翅片表面流體流動及換熱過程進行了數(shù)值模擬，獲得了換熱器內部流場、溫度場以及換熱器進出口壓降和翅片表面平均對流換熱系數(shù)等。根據(jù)模擬結果，翅片表面對流換熱系數(shù)隨風速增加而增加，但增加速率逐漸下降；換熱器進出口壓降隨著風速的增加而增加，且其增加速度逐漸加快。利用場協(xié)同原理進一步分析對流傳熱，發(fā)現(xiàn)流速增大帶來換熱量增大的根本原因是風量的增加；速度的增加反而導致對流換熱過程平均場協(xié)同角度增大，使速度場和溫度場的協(xié)同性變差。關鍵詞:平翅片；換熱器；數(shù)值模
2、擬；場協(xié)同原理FlatfinnedtubeheatexchangeroutsidethenumericalsimulationofflowandheattransfercharacteristicsAbstract:Thispaper,byusingCFDsoftwareFLUENTtoflatfinheatexchangerfinsurfacefluidflowandheattransferprocessinthenumericalsimulationoftheinternalflowfield,temperaturefield
3、andheatexchangerheatexchangerintheimportandexportpressuredropandtheaverageconvectiveheattransfercoefficientoffinnedsurface,etc.Accordingtothesimulationresults,thefinsurfaceconvectiveheattransfercoefficientincreaseswiththeincreaseofwindspeed,buttheincreaserategradually
4、decreases;Heatexchangerintheimportandexportpressuredropincreaseswiththeincreaseofwindspeed,andincreasesitsspeedwasaccelerated.Convectionheattransfer,usingthefieldsynergyprinciplefurtheranalysisfoundthatthevelocityincreaseswithincreaseinheatistherootcauseoftheincreaseo
5、fairvolume;IncreasedspeedcausetheaveragefieldsynergyAngleincreaseintheconvectiveheattransferprocess,makethevelocityfieldandtemperaturefieldofcollaborativevariation.Keywords:flatfin;heatexchanger;numericalsimulation;fieldsynergyprinciple0引言隨著計算機技術的不斷發(fā)展和進步，中央處理器(CPU)的運算
6、速度大大地提高。進而，使得采用計算流體動力學(CFD)技術對各種實際問題進行模擬計算得到了快速的發(fā)展。采用CFD技術模擬實際問題具有費用低、速度快，9能模擬較復雜的過程變化等優(yōu)點，特別是對于一些在實驗過程中難易測量或者實驗投資較大等問題更具有獨特的優(yōu)勢。CFD技術在流體力學及傳熱方面的研究越來越得到重視和應用。文中利用CFD軟件FLUENT對管翅式換熱器的平翅片表面空氣流動及換熱過程進行了數(shù)值模擬，研究了換熱器內空氣的流動特性以及空氣與翅片對流換熱過程，同時應用場協(xié)同原理對對流換熱過程進行了進一步的分析。1物理模型描述平翅片換熱器
7、相關結構參數(shù)如圖1所示，鋁制翅片厚度0.11mm，內部銅管外徑9.52mm，管間距為21.7mm，排間距為25mm。計算區(qū)域取在兩片翅片之間，中間部分分為流體區(qū)，取兩片翅片厚度的一般為邊界，給定周期性邊界條件。為了減小空氣入口效應以及出口回流，向外延伸進出口約5倍管徑（圖1即為延長進出口后的平翅片結果參數(shù)圖）。2數(shù)學模型及其求解2.1數(shù)學模型針對上述物理模型，現(xiàn)對換熱過程作如下簡化：(1)流體物性參數(shù)隨空氣溫度變化甚微，近似為常數(shù)；(2)流體在壁面上無滑移；(3)流動是定常的，且是對稱的；(4)不考慮自然對流及輻射換熱的影響；(5
8、)忽略銅管與翅片之間的接觸熱阻；(6)由于翅片厚度遠小于翅片高度，認為翅片厚度所在的三個側面換熱為零。基于上述假設,得到描述該問題的數(shù)學模型，列出主要控制方程如下：連續(xù)性方程：（1）動量方程：9（2）空氣側能量方程：（3）固體區(qū)域內的傳熱方程：（4
