热器物理模型的建立平直翅片管数学模型描述与简化假设第三章基于平直翅片管数值模拟及简介常用数值计算方法简介概述究工程热物理学报，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，太原理工大学毕业设计论文任务书第页毕业设计论文题目平直翅片管传热与阻力特性的数值研究毕业设计论文要求及原始数据资料毕业设计论文要求了解强化传热技术的发展平直翅片管强化传热的机理及此换热设备在实际中的应用了解翅片管换热与阻力性能研究进程及国内外研究发展现状了解用数值方法研究翅片管换热问题的优越性并掌握数值解法的基本原理初步掌握软件构建三维模型划分网格使用软件数值求解并对实验数据后处理分析的基本方法初步培养严谨的科研素质和独立工作的能力。原始数据平直翅片管式换热器在空调制冷电子器件散热设备中最为常见。通常管子以叉排和顺排两种方式排列，且流动换热在不同结构通道内各不相同，其流场与温度场可用周期性的流动与换热模型进行模拟，具体问题如下流体横掠平直翅片管管束，管内外流体形成交叉流动，由于管束通道结构的对称性，计算区域的物理模型取整个宽度的半间距的半来进行，横向尺寸由管间中分面和管子中心纵剖面界定，高度由翅片厚度中分面及翅片间距中分面来界定。所以，本文仅取个单元周期区域研究即可见图中虚线所围部分。假设流动介质为不可压缩空气，物性参数为常数，忽略重力影响，流动为三维稳态的层流且已进入周期性充分发展段。翅片管基本尺寸保持翅片厚度为，管径，翅片间距为，管排纵向间距为，横向间距为。空气物性参数为第页，，，，管外壁面温度恒定。计算区域结构示意图第页毕业设计论文主要内容通过对富氧燃烧技术的认识，了解该技术对节能减排降耗的适用性并从技术经济两方面研究该技术对电站锅炉的影响，能够提出解决些问题的方案或者建议。第部分绪论第二部分平直翅片管换热流动模型建立与分析该部分主要分析了平直翅片管通道的流动特点，描述了本文所研究对象的构建及计算区域针对平直翅片管内的流动特点，主要对以下内容进行研究简单概述平直翅片管研究的动态及现状，并在对比分析对其进行实验法分析法及数值方法的优劣的基础上，确定本文采用数值方法，使用软件对不同结构尺寸的平直翅片管建立物理模型，并通过软件对其翅片管通道内的流动进行数值模拟，计算数与努塞尔数阻力系数的关系，分析流动参数数翅片间距管排数翅片管管排间距横向间距和纵向间距等因素对平直翅片管流动与换热性能的影响，探讨不同结构通道内的流动特征及阻力特性，为工业应用上平直翅片管结构的设计和改进优化分析提供理论依据。关键字数值模拟平直翅片层流流动流动换热的选取，并讨论了相关参数的计算方法及模型计算定解条件的确定。第三部分平直翅片管数值模拟及简介该部分主要介绍了数值传热学理论及常用数值解法，并分析实验法分析法和数值解法各自的优势描述了理论思想基本概况利用对计算区域离散的方法及数值算法的选取。第四部分翅片管数值计算结果及分析该部分主要针对不同结构尺寸的平直翅片管数值模拟的结果速度场压力场及温度场进行显示并对数据整理，分析其各因素对翅片管换热与阻力特性的影响。第五部分结论学生应交出的设计文件论文毕业设计份第页主要参考文献资料李祥华，宋光强几种新型换热器的特点及使用状况对比化肥工业，刘卫华百叶窗型和波形管片式换热器性能实验研究石油化工高等学校学报，孟继安基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用北京清华大学航天航空学院陶文铨计算流体力学与传热学西安西安交通大学出版社康海军，李妩，李慧珍等平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究西安交通大学学报，柳飞，何国庚多排数翅片管空冷器风阻特性的数值模拟制冷与空调，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，徐百平，江楠等平直翅片管翅式换热器减阻强化传热数值模拟石油炼制与化工，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，刘建，魏文建，丁国良翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展制冷学报，专业班级热能班学生张谦要求设计论文工作起止日期年月日至年月日指导教师签字日期年月日教研室主任审查签字日期年月日系主任批准签字日期年月日平直翅片管传热与阻力特性的数值研究摘要平直翅片管式换热器作为热力系统和制冷空调装备中的个重要部件，对其换热性能的研究直是科研人员热衷的课题。尽管它在结构的紧凑性传热强度和单位金属消耗量等方面逊于板式或板翅式换热器，但平直翅片管换热器以其能承受高温高压适应性强工作可靠制造简单生产成本低选材范围广等优点，仍在能源化工石油等行业得到广泛应用。因而，对其翅片管束通道内的流动与传热问题的研究具有十分重要的意义。本文分布图图横向间距时温度分布图图横向间距时速度分布图图横向间距时速度分布图图横向间距压力分布图图横向间距时压力分布图横向间距对换热性能的影响由上图关系看出，管排横向间距对翅片管的换热性能有较大影响，随着横向间距的增大，换热系数减小，换热能力下降，说明间距越小换热性能越好，这主要由于当间距增加时，管子之间的流道变宽，流动更加顺畅，使尾迹区扰动减弱，换热减弱。横向间距对压降性能的影响由上图关系看出，随着管排横向间距的增大，压降略微降低，流动阻力减弱，且随着流速的增大，不同间距的压降相差增加，但差别不大，说明在流速较小数范围时横向间距对管排阻力特性影响不大。图不同横向间距关系图图不同横向间距速度与压降关系图管排纵向间距对平直翅片管换热与压降特性的影响本节针对不同纵向间距的翅片管进行数值模拟，并分析其对换热与阻力特性的影响。其中纵向间距分别取为和，为管径。不同纵向间距管排内流场的分布以上为翅片管纵向间距管径分别为，进口速度为的温度压力速度场分布图。可以直观看出随翅片管纵向间距增大，流场分布更加均匀，流道内速度压力变化平缓，流动特性较好。图纵向间距速度分布图图纵向间距速度分布图图纵向间距压力分布图图纵向间距压力分布图图纵向间距温度分布图图纵向间距温度分布图纵向间距对换热性能的影响由图看出，在流速较小时约为，随着管排纵向间距的增大，换热性能变强，随着流速的增加，管排纵向间距越大，换热性能变差。但整体来看，换热系数下降幅度很小，纵向间距对翅片管换热性能影响不大。纵向间距对阻力性能的影响由图可明显看出趋势，纵向间距越大，压降越小，流动阻力越小，且当流速较小时，纵向间距对阻力特性影响较小，随着流速增加，不同纵向间距翅片管压降差别图不同纵向间距关系图图不同纵向间距速度与压降关系图也愈明显。这主要是由于增大管排纵向间距后，流道宽度增加，减小了管列之间的脉动影响，从而利于流动的自由发展，也就大大减少了流动阻力。管排方式对平直翅片管换热与压降特性的影响本小节针对双排翅片管不同管排方式，即顺排和叉排，进行数值计算，模拟其流场的温度压力分布，并计算分析其在换热与阻力性能的差异。其中，模型选取为纵向间距为，横线间距翅片管换热，充分利用管子前缘效应和改善管后流动分布与换热性能是行之有效的方法。对于翅片间距的影响，当空气进口速度数范围时，随翅片间距的增加，换热逐渐增强。同时，翅片间距减小，流动阻力增大，阻力系数减小，并随雷诺数的增加，趋势变缓。对于管排数的影响，单排管换热性能优于双排管束，且管排越多，压降越大。对于管排横向间距，横向间距越大，空气漩涡流扰动减弱，换热能力减弱，阻力略微下降，但影响不大。对于管排纵向间距，纵向间距越大，换热系数略有下降，但在本研究范围内影响不大。而流道宽度随间距增大而增加，使流体更易自由流动，流动阻力下降。对于管排方式，叉排换热性能明显好于顺排，但流动阻力也较顺排方式大。参考文献许伟，闵敬春几种典型翅片传热及阻力特性的数值研究与分析北京清华大学，李祥华，宋光强几种新型换热器的特点及使用状况对比化肥工业，刘卫华百叶窗型和波形管片式换热器性能实验研究石油化工高等学校学报，孟继安基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用北京清华大学航天航空学院鹿世化种翅片管换热器内部流场的数值模拟与实验研究南京南京航空航天大学能动学院陶文铨计算流体力学与传热学西安西安交通大学出版社陶文铨计算传热学的近代进展北京科学出版社陶文铨数值传热学西安西安交通大学出版社刘建，魏文建，丁国良翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展制冷学报，陈楠，申江等管翅式表冷器数值模拟与性能分析低温与超导，徐百平，江楠等平直翅片管翅式换热器减阻强化传热数值模拟石油炼制与化工，康海军，李妩，李慧珍等平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究西安交通大学学报，柳飞，何国庚多排数翅片管空冷器风阻特性的数值模拟制冷与空调，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为，翅片间距为，管径取，来流速度为。顺排叉排的流场分布图叉排管束温度分布图图顺排管束温度分布图图叉排管束速度分布图图顺排管束速度分布图图叉排管束流线图图顺排管束流线图上图显示出叉排顺排管列的温度速度压力及流线分布，对比得出，顺排管束流道内的温度压力分布更加平缓，尤其是二排管之间的压力场。对比流线图看出，顺排管束前后两排管的尾