基于FLUENT的某型號(hào)板翅式換熱器的性能數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，離不開能源儲(chǔ)備的有力支撐。積極研發(fā)新的節(jié)能減排技術(shù)、提高能源的使用效率是緩解能源危機(jī)的有力措施之一。提高換熱器的換熱效率、改善流道內(nèi)流體的流動(dòng)情況一直是相關(guān)行業(yè)和科研人員努力的方向。本文采用FLUENT軟件對(duì)鋸齒形板翅式換熱器流道內(nèi)流體的流動(dòng)特性和傳熱特性進(jìn)行三維數(shù)值模擬，通過對(duì)油側(cè)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和對(duì)空氣側(cè)模型翅片四個(gè)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比仿真，探索分程封條表面形狀和翅片基本結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流體流動(dòng)特性和傳熱特性的影響規(guī)律。本

2、文的主要工作如下:
　　 第一:對(duì)本文的研究對(duì)象鋸齒形板翅式換熱器進(jìn)行詳細(xì)的分析說明。為了后續(xù)章節(jié)數(shù)值模擬仿真的進(jìn)行，對(duì)流體力學(xué)相關(guān)基本概念和FLUENT軟件做了簡(jiǎn)單的介紹。
　　 第二:根據(jù)研究對(duì)象的特點(diǎn)，選定方案②為本文數(shù)值模擬的計(jì)算區(qū)域。在對(duì)油側(cè)模型做合理簡(jiǎn)化處理的基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件對(duì)油側(cè)模型進(jìn)行三維數(shù)值模擬。在對(duì)油側(cè)模型溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和速度矢量圖進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，提出7組結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。研

3、究結(jié)果表明，將油側(cè)頂端區(qū)域由直角過渡改為圓角過渡，能在一定程度上提高流體與固體壁面間的換熱效果;對(duì)分程封條表面形狀進(jìn)行改進(jìn)，能較大程度的提高流體的湍流程度，改善流體流過分程封條表面的流動(dòng)情況，但是換熱效果的提高是以犧牲壓降的代價(jià)得到的;分程封條表面凸起結(jié)構(gòu)或波節(jié)單元的引入都能一定程度的提高流體與固體壁面間的換熱效果，且分程封條表面凸起由內(nèi)凹改為外凸，可以一定程度上減弱流體流經(jīng)分程封條表面時(shí)的漩渦流趨勢(shì)。
　　 第三:在對(duì)空氣側(cè)模

4、型做合理簡(jiǎn)化處理的基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件對(duì)空氣側(cè)模型進(jìn)行三維數(shù)值模擬，通過對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析說明，從而研究鋸齒形錯(cuò)位板翅式換熱器翅片的強(qiáng)化傳熱原理。分四個(gè)系列研究翅片基本結(jié)構(gòu)參數(shù)翅高、翅厚、翅片錯(cuò)齒距和翅寬等對(duì)空氣流動(dòng)特性和傳熱特性的影響。本文研究發(fā)現(xiàn)，在所研究的翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)，隨著翅片高度的增高，單層換熱量隨之增大，同時(shí)壓降相應(yīng)的減小。在翅高較小時(shí)，壓降隨著翅高變化較為明顯，當(dāng)翅高到一定程度以后，壓降隨著翅高變化較為緩慢

5、。隨著翅片高度的增加，表面換熱系數(shù)和表面平均Nu逐漸增大，翅片的換熱能力變強(qiáng);隨著翅片厚度的增加，翅片的單層換熱量有一定程度的增加，同時(shí)伴隨有壓降的大幅度升高;隨著錯(cuò)齒距的增加，翅片對(duì)流體的擾動(dòng)作用增大，從而對(duì)邊界層的影響變大，提高換熱器的換熱效果。相較于平直翅片，鋸齒形錯(cuò)位翅片對(duì)增加流體擾動(dòng)，破壞流體邊界層具有較好的效果;當(dāng)翅片寬度減小時(shí)，在流體Re不變的情況下，流體會(huì)更快的流過單個(gè)翅片，從而可以更好利用邊界層的起始段效應(yīng)，從而提高翅