流道截面形状对超临界甲烷在微通道中流动换热特性影响研究

摘要

采用STAR-CCM+软件。数值模拟超临界甲烷在不同截面形状微通道内的对流换热过程,研究截面形状、截面面积、入口质量通量以及压力对其流动换热的影响。通过对比相关实验结果,验证仿真的准确性。研究发现:截面积相同时,正方形通道的换热系数最高;截面积为0.64 mm^(2)时,半圆形与椭圆形性能评价指标(performance evaluation criterion,PEC)较大,换热与压降综合性能较好;随着截面积的增大,整体换热系数与PEC先减小后增大,半圆形与椭圆形在截面积较小时综合性能较好,正方形与圆形反之;壁面与甲烷的温差随质量通量的增大而减小,通道整体换热系数增大;随着压力升高,整体换热系数增大,PEC却随之减小。