斜截半椭圆柱面涡发生器在管道中传热数值模拟研究.pdf

硼窍与分析 · 机械研究与应用 · 斜截半椭圆柱面涡发生器在管道中的传热数值模拟研究 艾青锋，刘升学，陈艾华，卿德藩 (南华大学 机械学院，湖南 衡 阳 421001) 摘 要：管内设置一种斜截半椭圆柱面涡发生器，利用计算软件 Fluent进行数值模拟研究，研究以烟气为加热介质。冷 空气为冷却介质的换热方式在不同Re数下不同攻角和倾角的传热及阻力特性，并与光管进行了对比。结果 表明：斜截半椭圆柱面涡发生器能明显提高换热性能，在所研究的纵向涡发生器中，攻角为 6o。，倾角为 15。 时，涡发生器强化传热综合效果最佳。 关键词 ：涡发生器 ；强化传热 ；数值模拟 中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2010)06—0024—03 Numericalsimulationresearch ofheattransferin thepipelinewith oblique—cut semi——ellipticalcylindershellvortexgenerators AiQing—feng，LiuSheng—xue，ChenAi—hua，QingDe—fan (Collegeofmechanicalengineering，universityofsouthChina，HenyangHunan 421001，China) Abstract：Installingaoblique—cutsemi—ellipticalcylindershellvortexgeneratorintube，andusingtheCFD softwareFluent tostudytheheatandresistanceperformanceofthedifferentangleofattackandangleofdipindifferentReynoldsnumberby11- singheatexchangemodelinwhichfluegasbeingastheheatingmedium ，coldairbeingascoolingmedium ，andcomparewith normaltube．Theresultsshowthatoblique—cutsemi—ellipticalcylindervortexgeneratorsCna significantlyimprovetheheat transferperformance．Theheattransferenhancementcomprehensiveeffectofvortexgeneratorsisbestwhentheangleofattack is60。andnagleof dipis15。． Keywords：vortexgenerator；heattransferenhancement；numericalsimulation 1 引 言 洁 对斜截椭圆柱体涡流发生器进行了一系列研 强化换热技术随着工程的需要发展起来，在机 究。上述学者主要研究了纵向涡发生器在矩形通道 械、能源、动力、化工和冶金等领域，强化换热技术得 或平板通道内的阻力特性和强化传热性能。为了研 到了广泛应用与研究。涡流发生器是一种通过诱导 究涡发生器在管道中的强化传热性能及其结构优化， 涡旋扰动来减薄或破坏边界层的被动式强化传热技 笔者以烟气为加热介质，冷空气为冷却介质，采用数 术，运用此方式无需利用外部能量，己成为一种行之 值模拟方法研究在不同 数下，管道中设置不同结 有效的强化传热方法。 目前已有许多学者对翼型涡 构涡发生器时的传热及流动阻力性能，并与光管进行 流发生器 (如矩形翼、三角翼和梯形翼等)强化传热 了对比。 性能