置有新型障碍物的窄矩形通道的层流强化换热数值模拟研究

摘要

本文对窄矩形通道内置有新型障碍物和矩形障碍物的强化换热及流动进行数值模拟研究,通过与传统矩形障碍物对比,尤其是在低雷诺数下,新型障碍物具有更好的水力特性和换热能力.数值模拟结果发现,新型障碍物下游所产生的漩涡对影响区域较大,可以有效强化流体与障碍物、加热壁面间的换热能力.与矩形障碍物比较,新型障碍物在下游获得了较高的温度梯度,可以避免发生局部过热的现象.在层流流动下对置有障碍物的窄通道流动及传热特性作了详细的数值计算和分析。通过对不同Re下，新型通道与矩形通道内换热及水力特性的分析，可总结为如下3点:新型障碍物所在通道，由于流体在障碍物上下游均具有较高的温度梯度，实现了通道强化换热的目的，相较于矩形障碍物，新型障碍物具有较好流线型外轮廓，水力特性优于矩形通道，在层流流动下，随着雷诺数的增加，新型通道的换热能力明显高于矩形通道。