通道入口段设置折流翅片的角度及位置对换热的影响.pdf

中国工程热物理学会 传热传质学 第十一届学术会议 编号：053002 通道入口段设置折流翅片的角度及位置 对换热的影响 张宝东苑中显姜建国 北京工业大学环境与能源工程学院，北京 lo0022 Tel：010 E-mail：zxyuan@bjut．edu．cn 摘要： 本文主要对二维平行平板通道入口段内设置协同式折流翅片的换热和流动特性进行数值模 拟。考核了翅片倾角以及通道的长高比(L／H)对传热的影响，并分析了强化效果与场协同度的相关 性。 关键词： 强化传热入口段场协同数值模拟 1、引言 强化传热是传热学界研究的热门课题，目前关于对流换热强化的研究很多是针对充 分发展段的【”】，但是工业设备中流道换热多处在入口段范围，因此讨论入口段内的换 热强化对实际应用来说更有意义。文献[4]求解了壁面热流呈指数变化的圆管内层流热入 口段的换热，结果表明轴向壁温梯度越大换热越强。场协同理论是近年来发展起来的主 要针对强化换热技术的指导理论。过增元等指出pJ，对流换热热边界层内壁面上传递的 热量为： 』 印=pc．f(厅·V丁协 一 7。 ’JO 由此可见，如果使速度矢量和温度梯度的点积(厅·Vr)尽可能取大值，使速度场和温 度场的协同度提高，则对流换热得到强化。 本文通过在平行平板通道的入口段内布置协同式折流翅片来提高速度场和温度场 的协同度，从而达到优化传热的目的。 2、物理问题及数学描述 通道结构如图1所示(由于对称图中仅示出一半区域)，计算中，通道长度L分别 的变化意味着翅片倾角的变化，它是本文讨论的重点内容，计算中取h=4，5，6，7，8mm。 态、层流换热。上下两板保持恒壁温边界条件，流动工质为水。控制方程为： 罢+詈_0 入口八u ax av pl“——+V——J；一——+肛l——了+——了，一…‘ 批 批 批一 p@罢w》一芸+∥c等+窘，一矗dy dy一 “? i aP 2v ，av 却、 ，a a2v、 pm面+”面)一百+肛(孑+矿)卜———————_——————叫 L 图1通道结构示意图(mII】) 1436 心，以罢+。罢)；吴(七要)+芸(尼罢) 《 dx oy ox dy oy K．出口采用自由出流边界条件 入口采用速度入口边界条件，u=u0，T=T0=300 u=v=0； 壁面为恒壁温Tw=400KJu=v=0；内部翅片为固壁边界， 为了简化计算，取通道的下半部分为计算区域，所以上边界采用对称边界条件。 参数定义：D一；2H；Re皇堡；Nh=堡；，=二型。 1， ^ 上Re。“‘ 3、计算结果及分析 3．1、平均特性 数的变化关系，从图中可以看出，随着Re