基于热-流耦合的冷却水管降温效果及其参数敏感性分析

摘要

水管管径、水管长度、管内流速、流量等因素影响着冷却水管降温效果,为了对上述因素进行优化,基于Ansys中的Fluent和Workbench平台,建立包含热流耦合与湍流模型的三维有限元模型,获得精细的混凝土温度场及水管水温沿程变化,以探讨冷却水管降温机理,以及降温效果与管内流速、管径、管长等变量之间的关系。结果表明,冷却水的流速或流量存在能够使降温效果和成本控制达到最优的值;冷却水管的降温效果与管径呈正相关;冷却水管长度、交替通水流向变换间隔与沿程效应的强度均呈线性关系。无论是流速还是流量,都存在获得较优降温效果时的合理量值;合理控制冷却水管的长度且进行交替通水,可解决沿程效应带来的降温不均匀问题。管长不大于200 m的水管,流向变换间隔时间可选择1 d,通水流量不宜大于2. 5 m3/s。研究成果对于混凝土温控措施中各参数的优化选择具有借鉴意义。