多尺度分形柱群对流换热特性的尺度效应

摘要

针对呈Sierpinski地毯配置的多尺度分形柱群结构,采用有限体积法,Ansys Fluent软件进行数值模拟,研究了其流动换热特性的尺度效应.研究表明:在分形结构中,流体流动流线呈现弯曲和自相似的特征.分形圆柱群与方柱群的总换热量随尺度的变化趋势基本类似,但是分形圆柱群换热性能较好.同时将分形柱群换热量拟合为尺度的幂函数,结果显示:随着分形柱群尺度增加,换热量的指数逐渐增大.分形柱群的对数换热量与尺度近似成线性增长关系.圆柱群的平均换热系数较高,换热性能较好.研究结果可帮助进一步了解多尺度中换热的机理,分形结构对换热更为有利,这意味着在列管式换热器中,有可能采用分形柱群组合,达到增强换热的目的.