通道内二次流强化传热特性的数值分析

摘要

强化传热技术的提高能够使换热设备的成本降低，这是实行节能减排的必然要求。二次流强化传热技术是无源强化传热技术的一种，其利用特定的装置，使流体在换热空间中流动，产生二次流，从而提高换热效率。当今，基于二次流强化传热的第三代强化传热技术已经取得了普遍的应用，例如在管翅式换热器中加装涡发生器翅片。为了更好的应用二次流强化传热技术，首先应当找到能够普遍适用、定量描述二次流强度的参数，在此基础上建立起二次流强度和强化传热程度之间的定量关系，最终目的是找到有效利用二次流强化传热的方法。
　　本文对加装涡发生器的矩形通道和圆形通道内的流动与传热过程进行了数值模拟，定量分析了涡发生器所产生二次流的局部强化传热，以及二次流对整体综合强化换热的影响，并从二次流强化换热角度，细致分析了某些参数对矩形通道和圆管通道内流动换热特性的影响。利用绝对涡通量JABS及其对应的无量纲参数Se，通过对二次流强度的分析，提出了参数涡量的绝对值，阐述涡量的绝对值参数物理意义，采用涡量的绝对值对矩形通道内布置涡发生器流动过程中综合强化换热效果进行了定量描述；量化二次流强度对强化传热和阻力增加的贡献。分析了涡发生器结构参数对流动换热特性的影响，同时考查绝对涡通量及其无量纲参数与通道内对流换热强度的定量关系。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 目的和意义

1.2 强化传热技术的分类

1.3 纵向涡强化传热技术的研究进展

1.4 二次流及二次流强度与对流换热强度关系的研究

1.5 本文主要研究内容

第二章 通道内二次流强度的描述参数及其无量纲化

2.1 二次流强度的描述参数—绝对涡通量

2.2 绝对涡通量的无量纲化

2.3 本章小结

第三章 矩形通道二次流强度与对流换热强度关系的研究

3.1 模型描述

3.2 网格独立性考察

3.3 矩形通道内传热特性研究

3.4 矩形通道内二次流强度与绝对涡通量参数的对应关系

3.5 矩形通道内二次流强度与对流换热强度的关系研究

3.6 矩形通道内二次流换热机理分析

3.7 本章小结

第四章 圆管内二次流强度与对流换热强度关系的研究

4.1 研究背景和方法

4.2 模型建立及边界条件

4.3 网格独立性考核

4.4 圆管二次流强度与对流换热强度的关系研究

4.5 圆管二次流强化换热机理分析

4.6 本章小结

第五章 结论

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢