平直翅片管传热与阻力特性的数值研究毕业设计论文 ㊣ 精品文档 值得下载

段，速度都是以测量的入口速度为基准的。

然而测量结果显示在实验阶段入口流量是均匀的，在不受干扰的边界层流量是减少的。

当数最低时，对于流经强化传热面的流体流动就像流体流过个平板样。

在较高数的情况下，会存在更复杂的流动情况包括湍流，些情况下还有冲击射流。

由于在每个表面上边界层的中断，流体流经换热表面的缝隙时将变成湍流流动，并且换热系数不断增加。

由于表面经过换热性能的强化百叶窗开孔和表面的变化，在贴近壁面的流态会和那些贴近平实光滑表面的流态有很大差别。

由于流动的分离和由此产生的扰动，换热率也较高。

此外，与光滑平时的固体表面相比随着表面粗糙度的增加和百叶窗表面开孔面积的增大，摩擦系数和压降将会降低。

表面上的射流冲击换热也已被多家研究人员研究和年。

研究发现，由在表面进行射流冲击所得到的传热率要比平行流动得到的换热率高个数量级，因此在这种情况下，传热的强化是相当可观的。

传热与流动的分布取决于表面上开孔的相对位置和开孔的形状。

流动和换热是否依赖于强化表面不同的几何特性还不是很清楚。

因此，进步拓展这项研究，以此来测评瞬态换热系数以及组更加成熟的状况下流动的分布是很有必要的。

同时，在板块上不同的开孔面积和传热模型中不同的板块组合方面，余下的工作也同样是有必要的。

翅片管，通过改变进口来流速度来变化雷诺数的大小，分析不同雷诺数下平直翅片管的换热与阻力特性。

实验速度范围为，对应雷诺数变化范围约。

速度场分布如上图为入口速度时的流道中剖面速度场，明显看出由于流动受到管子的阻碍，流动截面缩小，使流速增加。

在管道附近，受壁面影响，速度梯度最大。

在管子的前额处，流体受管子阻碍而滞止，速度降为零。

由图看出，当雷诺数较小时，流体缓慢的绕过管子不会发生脱体，而随着雷诺数增大到定值，近壁处的流体受壁面影响由于动量不大，由于边界层厚度的增加，速度降为零发生回流，形成绕流脱体现象，并在管后形成滞止漩涡。

图入口速度为时的速度分布图入口速度为时的流线图图入口速度为时管后涡流区温度场分布图为平直翅片管通道内流动空气的温度分布，从翅片间距中剖面的温度分布可以看出，由于管子迎风侧流动滞止及背风面脱体漩涡的存在，使空气流速缓慢，而在管子后部因边界层脱离而形成的尾流区，存在稳定的漩涡，部分空气无法被主流带走，被加热到与翅片温度基本相同，导致此处空气温度明显高于周围区域。

通道中部温度渐变发展，并可以明显看到管后方的尾流区，该区域温度梯度较大。

同时出口温度随流速的增大而减小。

图为由耦合求解得到的翅片表面温度分布，可以看出壁面温度保持在，基本维持恒壁温。

图翅片表面温度分布图入口速度为时流道内温度分布图入口速度为时流道内温度分布压力场分布由图可以看出，流体压力沿流向逐渐降低，并且在管子周围处，由于边界层影响，压力梯度最大，下降最快。

而在管后压力变化平坦。

雷诺数与关系由上图示关系看出，随流速的增大，与呈线性关系增加，换热增强。

同时，由速度场和温度场可以看出，由于管子前额边界层较薄，热阻较小，且温度梯度大，故平直翅片管换热主要集中在管道的迎风面，翅片的前缘效应使得传热得到强化。

而管后涡流区流动滞止，使得管子后面的翅片面积换热不能得到有效的利用，因而要强化翅片管换热性能，应从充分利用翅片管的前缘效应和改善管后滞止涡流的换热图入口速度为时流道内压力分布图数与数关系图特性入手。

雷诺数与阻力系数关系随着流速的增加，流动通道内的平均速度梯度也会增大，流体的粘性力也会增大，故流动阻力随流速增加而增加。

由上图关系看出，随增大，阻力系数减小并逐渐趋于平缓。

雷诺数与综合性能指数的关系由上图可以看出，在研究范围内，综合性能指数随雷诺数的增大而逐渐降低的，表明随着流速的增加，空气流动的换热增强，同时流动阻力也增大，但换热性能增加的要大，翅片管流动与换热的综合性能变好。

图数与阻力系数关系图图数与综合性能指数关系图翅片间距对平直翅片管换热与压降特性的影响本节研究对象为单排平直翅片管，通过改变翅片间距来分析不同雷诺数下翅片间距对翅片管换热与阻力特性的影响。

实验速度变化范围为，翅片间距取，，。

翅片间距对换热性能的影响上图显示出不同翅片间距下，总换热系数随来流速度的变化关系。

计算表明翅片间距对换热性能的影响与雷诺数有关，当空气进口速度范围时，随翅片间距的增加，换热逐渐增强。

这种变化特性与翅片间的流动情况有关。

分析原因如下平直翅片管翅片侧的流动情况十分复杂，流动形式主要是边界层流动和漩涡流。

在较大时，漩涡流对换热的影响较大，区域越宽，强化换热作用越大，而翅片间距的大小主要反映在翅片对漩涡流的抑制作用的程度。

间距越小，涡流运动空间就越小，受壁面粘性阻力影响，速度减小越快，换热减弱，故较大时，翅片间距越大，换热性能越好。

当数较小时，边界层流动对换热起主要作用，此时翅片间距减小使上下翅片壁面的边界层相互干扰，换热增强。

图不同翅片间距下与关系图翅片间距对压降特性的影响图显示出不同间距下，空气进出口压降与来流速度的关系，明显看出随翅片间距的减小，流动压降逐渐增大，且随着雷诺数的增大，流动阻力增加的幅度也在增加。

这主要由于间距越小，流动通道变小，流体受壁面粘性力越大，因而阻力增加。

从图看出，在相同雷诺数下，翅片间距越小，阻力系数越大，尤其是在低雷诺数下，翅片间距对摩擦系数的影响较大，随着雷诺数的增大，摩擦系数下降幅度减小。

管排数对平直翅片管换热与压降特性的影响本节对不同管排数的翅片管束进行数值模拟，分析其对换热与阻力特性的影响。

排数取为排。

多排管束的流场分布图不同翅片间距下速度与压降关系图图不同翅片间距下与关系图图排管流道温度分布图图排管流道压力分布图上图中分别给出排排叉排管束模拟流动的温度场速度场和压力场。

其中，由图看出，每排管后都存在明显的涡流，且该区域温度很高。

由图和图的速度分布看出，最大速度梯度都分布在每排管子的前缘，且对于排管，最大流速在第二排管处，对于排管，最大流速在第四排管处。

由图和图得，管子前缘压力梯度较大，后缘区压力变化都较平缓，主要由于方面流速降低会使静压增大，而另方面由于壁面剪切力会使压力降低。

同时，排的出口压力明显低于排管。

管排数对换热特性的影响由上图得，在雷诺数的研究范围内，单排管的换热性能明显好于双排管。

分析原因，在雷诺数较小的范围内，流体流经第排管子时，由于开始边界层较薄，图排管内速度分布图图排管内流线图图排管流道内压力分布图图排管流道内速度分布图图不同管排流道内关系图换热较强，但随边界层的发展很快下降，随后发生绕流脱体使换热再次增加，而管后的尾迹区换热很差，随着流动向下发展，漩涡流继续向下游运动到达第二排管时，再次因前缘效应而换热增强，并发生第二次绕流脱体，但由于尾迹区速度较小，导致第二排管的换热要弱于前排管束，因而总体换热性能，单排管要优于双排。

管排数对压降特性的影响由上图明显看出，随着流动方向管排数的增加，空气进出口压降呈指数增大，且流速较小时，不同管排数压降相差较小，随着流速的增加，不同管排的空气侧阻力相差也变大。

管排横向间距对平直翅片管换热与压降特性的影响管排间距直接影响了流体通道内温度场和速度场分布，对换热与阻力特性有重要影响，合理布置管排能更好地协调速度场与温度场的协同性，提高换热器流动与化热综合性能。

本节针对不同横向间距的翅片管，来分析其对换热与阻力性能的影响。

其中，横向间距分别取和，为管道外径。

图不同管排流道内速度与压降关系图不同横向间距的管排内流场分布以上为翅片管横向间距管径分别为，进口速度为的温度压力速度场分布图。

明显看出，随着间距增大，两排管中间区域流道变宽，速度压力变化较为平缓，分布更加均匀，利于流体流动。

图横向间距时温度分布图图横向间距时温度分布图，宋富强，屈治国，何雅玲等低速下空气横掠翅片管换热规律的数值模拟西安交通大学学报，何江海，陈蕴光，徐正本等风冷式平直翅片管换热器的数值分析制冷与空调，傅明星双排平直翅片管换热器换热和流动性能的三维稳态模拟西安科技大学学报，马挺，曾敏等高温下平直翅片管传热与阻力特性的数值研究工程热物理学报，屈治国，何雅玲，陶文铨平直开缝翅片传热特性的三维数值模拟及场协同原理分析工程热物理学报，王福军计算流体动力学分析软件原理与应用北京清华大学出版社，王福军计算流体动力学分析软件原理与应用北京清华大学出版社，王福军计算流体动力学分析软件原理与应用北京清华大学出版社，王福军计算流体动力学分析软件原理与应用北京清华大学出版社，王福军计算流体动力学分析软件原理与应用北京清华大学出版社，致谢作者在设计论文期间都是在阴继翔教授全面具体指导下完成进行的。

阴继翔老师渊博的学识敏锐的思维民主而严谨的作风和对事业的执着精神给了本人很大的启迪和深刻的影响，使本人受益匪浅，使本人培养了严谨的科研态度，这对你本人以后的学生和生活有深远影响。

在此，谨向阴继翔老师致以崇高的敬意和衷心的感谢，感谢电气与动力工程学院全体老师对本人的教导帮助和关心，感谢热能班的全体同学对本人的帮助，最后向所有给予我帮助的同学老师致以诚挚的谢意和深深的祝福，英文资料中文翻译强化传热面的发展摘要如今，在高性能热力系统的发展中，强化传热成为热门的领域。

为了能够了解存在于光滑平行平板阵列之间的基本流动，前人已经做了大量的研究。

许多类的工业过程都涉及到热能的转移。

这些工业过程也为能量回收和进行流体加热冷却提供了个来源。

强化传热面可以通过系列因素的组合来设计，这些因素包括增加流体的湍流程度流体产生二次流型减薄边