串列双圆柱绕流换热特性的数值研究

摘要

采用有限体积法,对双尺度串列圆柱的绕流换热进行二维瞬态数值模拟.主圆柱直径D固定,小圆柱直径d从0.2D变化至D.基于主圆柱直径D的ReD数为100和200.在间距比L/D=2,3,3.5,4,5,7下进行模拟.小圆柱分别放置在主圆柱的前面和后面.在经过与其他文献细致的比较验证后,研究表明:对于双尺度串列圆柱布置,流动型态转变的临界间距比在2和4之间.上游圆柱的存在使得下游圆柱的平均阻力系数有很大的降低,但其本身的平均阻力系数受到下游圆柱的影响较小;小圆柱后置较前置情况,对换热更为有利;而且,当两圆柱的间距大于4后,系统总换热量随间距的改变变化很小,且此时d/D=0.8和d/D=1两种情况下总换热量增长率很接近,这意味着在列管式换热器中,有可能采用大小直径的圆柱组合,一方面体积换热变化很小,另一方面却可达到节约管材耗量的效果.