液氮通过受热U型管传热特性的数值模拟

摘要

对单相液氮通过受热竖直U型管的传热特性进行了三维数值模拟.采用结构化网格,并对近壁面处网格加密,对网格无关性和模型有效性进行了验证.将入口速度、出口压力和均匀壁面热流密度作为边界条件及利用标准的k-ε紊流模型和CFX 4.4求解器求解.模拟结果发现:在U型弯头上游直管中,流体温度形成中心低四周高的分布形式;在U型弯头内,流体被二次流重构,温度较低的流体流向管外侧,温度高的流体则流向管内侧;在U型弯头下游直管中,中心低四周高的温度分布逐渐得到恢复.通过分析,曲率比对下游努赛尔数影响明显,其影响区域可用下游努赛尔数达到极小值来衡量;存在一曲率比,使下、上游努赛尔数百分比达到极小值.最后,将模拟得到的平均努赛尔数与不同的经验关联式作了比较.