全尺寸单排翅管耦合换热的异步CFD模拟

火电厂空冷凝汽器普遍使用单排蛇形翅管作为换热器基管。由于蛇形翅管翅侧几何特征复杂,管内凝结有相变相随,蒸汽到空气的传热经过多个耦合面,用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)同步模拟翅管双侧换热,存在很多困难。提出液膜表面剪切力条件下的管内冷凝模型,分析蒸汽至空气的耦合换热过程和换热面平衡条件,给出耦合换热量的计算方法。将全尺寸翅管换热的数值模拟分解成282个边界条件关联的CFD模块,实现了全管耦合换热的异步计算。对比CFD解与实验数据,两者吻合良好,表明,冷凝模型能正确仿真蒸汽冷凝,异步CFD策略是模拟全尺寸翅管双侧换热的有效方法。基于CFD解,分析了翅侧空气和管内蒸汽的流场特性。