多元平行流蒸发器百叶窗翅片的数值模拟及分析-空调.doc

多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片的数值模拟 邓敏锋 中铁第四勘察设计院集团有限公司摘要：对多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片流动和传热进行了数值模拟。得到了不同迎面风速下的空气温度场、压力场、翅片表面局部换热系数。计算得出的空气侧换热系数和压降与实验关联式一致。分析研究了翅片间距和百叶窗角度对空气侧传热和阻力特性的影响，研究结果对多元平行流蒸发器的设计和优化具有重要的指导意义。 关键词：多元平行流百叶窗翅片蒸发器数值模拟 Numerical imulation of Louvered Fins of Multi-unit Parallel Flow Type Evaporator Air Side DENG Min-feng China Railway Siyuan Survey And Design Group Co.，L Abstract: The heat transfer and pressure drop characteristic of louvered fins of multi-unit parallel flow type evaporator air side were numerically investigated. The temperature field, pressure field and local heat transfer coefficients on fins surface of the different frontal velocity were obtained. The air side heat transfer coefficients and pressure drop of numerical simulation and experimental correlation were compared, and they have good consistency. Simulations are performed for varying fin pitch, louver angle, and the impact of these geometries on heat transfer and pressure drop is analyzed, and the results of this work are of significance for the design and optimization of multi-unit parallel flow type evaporator. Keywords: multi-unit parallel flow, louvered fins, evaporator, numerical simulation 收稿日期：2011-7-25 作者简介：邓敏锋（1978~），男，硕士，工程师；湖北武汉第四勘察设计院集团有限公司430063）；E-mail: csudengmf@163.com 0 前言 随着科学技术的发展和能源问题的日益突出，对换热器的要求越来越高，研究各种高效、紧凑的新型换热器势在必行。多元平行流换热器是在管带式换热器基础上发展起来的一种新型多孔扁管换热器，空气侧采用换热性能较高的百叶窗翅片，制冷剂侧采用小水力直径的多通道扁管，使空气侧和制冷剂侧的换热都被强化，被认为是一种高效、紧凑的换热器，它已广泛应用于汽车空调冷凝器，近年来又被推广应用到蒸发器、家用空调[1-2]等很多领域，以取代传统的翅片圆管换热器。多元平行流蒸发器的热阻主要在空气侧，提高其换热效率的有效方法是减小空气侧的热阻，所以对多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片流动和传热进行研究，了解空气侧的流动和换热性能对多元平行流蒸发器的设计和优化具有重要的指导意义。目前国外专家学者对百叶窗翅片的流动和换热特性进行了实验研究[3~5]和数值研究[6~8]，但这些研究的百叶窗翅片是用于汽车发动机散热器和汽车空调冷凝器，百叶窗翅片用于散热，而百叶窗翅片用于多元平行流蒸发器进行吸热，对百叶窗翅片进行数值模拟还没有相关的研究。本文用数值模拟方法对多元平行流蒸发器空气侧百叶窗翅片流动和传热特性进行了数值模拟分析，计算中考虑百叶窗翅片和多孔扁管的导热与空气对流换热的耦合传热。1 数学物理模型及数值计算方法 1.1 物理模型 图1为多元平行流蒸发器芯体结构示意图。假定每个翅片间流道是均匀的，且扁管间距相同，根据蒸发器几何结构的对称性和周期性，只需对一个翅片单元内的的对流换热进行研究，再利用空气在一个翅片单元内流动的对称性，只需取扁管间单元的一半为计算区域，简化后所得的计算区域及坐标系统如图2所示。因为为了保证入口流速均匀和出口充分发展无回流，计算区域还包括空