裝有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微通道內(nèi)的傳熱與流動的實驗和模擬研究.pdf

1、本文對裝有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微通道內(nèi)的傳熱和流動進(jìn)行了實驗和數(shù)值研究。實驗所用的工作介質(zhì)為去離子水，雷諾數(shù)的跨度為170-1200．裝有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微通道是由微機電制成工藝制造，其水力直徑為187.5μm，高寬比為0.067，其種類分為不同的渦流產(chǎn)生器對數(shù)和不同的攻角角度。其實發(fā)現(xiàn)，加有渦流產(chǎn)生器的微通道的臨界雷諾數(shù)要比未加渦流產(chǎn)生器的光滑微通道要低，大約在600~720之間。本次研究中所得的實驗結(jié)果顯示：與同尺寸的光滑的矩形

2、微通道相比，裝有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微通道的確能增強換熱性能（對于層流，換熱性能增強的比例為9-21％，而對于紊流，換熱性能增強的比例為39-90％）；在強化傳熱的同時，加有縱向渦流產(chǎn)生器的微通道也會產(chǎn)生更大的壓降，具體表現(xiàn)為在層流階段會比光滑微通道大34-83％的壓降，并且在紊流階段會比光滑微通道大61-169％的微通道。G6通道（流道內(nèi)有三對攻角為30°或150°的縱向渦流產(chǎn)生器）有最好的綜合換熱性能（在層流狀態(tài)下，其綜合換熱系數(shù)為

3、0.30；在紊流狀態(tài)下，其綜合換熱系數(shù)為0.66），這一綜合換熱系數(shù)的表示方法是強化傳熱比例與壓降更加比例的比值（Φnu /Φf）。對于數(shù)值模擬研究，本次模擬主要針對G1(5×30°)通道進(jìn)行了傳熱和流動分析。數(shù)值模擬結(jié)果顯示：縱向渦流產(chǎn)生器后面的低速回流區(qū)是流體與壁面熱交換和流體之間熱混合非常充分的區(qū)域；在此區(qū)域內(nèi)同時有二位的橫向漩渦和三維的縱向漩渦產(chǎn)生，由于是三個壁面同時加熱的原因，橫向漩渦也能在一定程度上加強流體與側(cè)壁面的熱交換，