矩形窄通道内带纵向涡发生器的传热强化

对带有纵向涡发生器的水平矩形窄通道内水的强化传热与阻力特性进行了实验研究，得出了Re在3000～20000（过渡区和湍流区）范围内纵向涡发生器不同安装形式对水的流动与换热特性的影响规律．结果表明：带纵向涡发生器（LVGs）的通道比光通道的传热因子j提高了25％～55％，同时阻力有所增加．在3种不同比较准则（相同泵功、相同压降及相同质量流量）条件下，两侧安装有交叉方向LVGs的通道换热效果较好，顺流方向换热效果略好于逆流方向．

纵向涡发生器对矩形窄通道内对流换热的影响

针对反应堆堆芯板状燃料元件冷却通道内的强化传热问题，对带有周期性分布纵向涡发生器（I．VGs）的水平矩形窄通道内的流动与换热进行了实验研究，得出了雷诺数在3×10^3～2×10^4的范围内LVGs安装形式（一侧带LVGs或两侧带I．VGs）对水的流动与换热特性的影响规律．结果表明：带有周期性分布LVGs通道的平均努谢尔数比光通道的高25％～35％，但阻力系数也比光通道的高．在3种不同比较准则（相同质量流量、相同压降及相同泵功）下，两侧带同向I．VGs通道的综合性能好于单侧带有LVGs通道的综合性能．I．VGs能够破坏热边界层，带走更多的热量，从而降低板状燃料元件的温度和堆芯的烧毁率．

纵向涡发生器传热强化的研究进展

通过对纵向涡发生器研究进展的回顾,可以看出以往的研究主要集中在纵向涡发生器对气体介质的传热强化上,而对液体介质的传热强化作用的研究较少。运用场协同原理对纵向涡的产生和传热强化作用机理作出了初步解释。下一步的研究工作首先应对纵向涡发生器的几何尺寸进一步优化,其次针对矩形窄通道内液体的强化传热进行深入研究,最后以水为介质时,针对纵向涡发生器对窄间隙矩形通道内临界热流密度的影响机理进行研究。

单侧带有周期性分布纵向涡发生器的矩形窄通道内传热强化的实验研究

在换热表面上周期性地安装粗糙元可以使流动区域产生漩涡从而增强换热。对单侧带有周期性分布纵向涡发生器的矩形窄通道内的强化传热进行了实验研究,得出了Re在3×103～2×104的范围内不同流动方向(顺流、逆流)条件下纵向涡发生器对流动与换热特性的影响规律。结果表明:纵向涡发生器对换热有较好的强化作用,同时通道的阻力略有增加。在3种不同比较准则(相同泵功率、相同压降及相同流量)条件下,顺流强化效果均略好于逆流。

新型矩形翼纵向涡发生器流动与换热实验研究

在矩形翼的侧面粘贴一个小矩形辅翼,构成一种新型矩形翼纵向涡发生器,称为组合翼。在压力损失相等的条件下,通过实验比较了矩形通道内组合翼与原始矩形翼纵向涡发生器的流动与换热特性。结果表明:对于原始矩形翼,其最佳攻角为45°;与矩形翼相比,组合翼的换热明显增强,且阻力系数减小,尤其当辅翼布置在矩形翼的上游时换热增强与阻力系数减小效果更加明显;研究范围内,辅翼攻角为30°时的流动与传热综合效果最佳。

窄间隙矩形通道内纵向涡发生器间距的数值优化

强化换热在很多领域都有十分重要的应用,引起了人们的广泛关注。在换热表面上周期性地安装纵向涡发生器可以使流动区域产生纵向涡从而能够增强换热,本文采用CFX10.0对一侧安装纵向涡发生器的窄间隙矩形通道进行数值模拟,分析了在不同的Re数下,纵向涡发生器的间距对三维稳态流动和传热性能的影响,通过对综合换热因子j/f以及出口温度和进出口压降的分析,获得安装间距的优化结果X=30～45。

矩形通道内八边形翼纵向涡发生器强化传热的试验研究

在矩形翼的基础上,提出一种新型的八边形翼纵向涡发生器.在矩形通道内,通过试验比较了矩形翼和八边形翼纵向涡发生器的流动与传热特性.分别在Re相同和阻力损失相同的条件下,分析了不同纵向涡发生器的强化传热效果.结果表明:与矩形翼相比,八边形翼纵向涡发生器的强化传热效果更好,而阻力系数没有明显增加;在阻力损失相同的条件下,矩形翼和八边形翼纵向涡发生器的传热增强率小于在Re相同时的传热增强率.

脉动流通道内带纵向涡发生器动态特性研究

对单侧带有周期性分布纵向涡发生器通道内的流动与传热动态特性进行了非稳态三维数值模拟;通过数值仿真的方法研究了带纵向涡发生器通道在进口流速呈正弦波周期性脉动扰动下出口平均温度的响应特性;分析了进口脉动流脉动频率对纵向涡发生器传热通道动态特性的影响规律。结果表明:在脉动流动的影响下纵向涡发生器的传热能力得到了强化,随着脉动频率的增加传热强化程度得到了进一步加强。

矩形通道内纵向涡发生器作用下流场的PIV实验研究

利用PIV系统对矩形通道内布置纵向涡发生器时的二次流结构进行了测量,并与光通道的流动结构进行了比较.分析了组合翼、辅翼的布置位置和布置方式对流动结构的影响.实验结果表明,在光通道入口附近,由于地球自转作用空气产生整体旋转运动,随着流动的进行,旋涡强度减弱,最后形成多个小旋涡.与光通道相比,纵向涡发生器产生的旋涡强度及影响范围均明显增加.在距纵向涡发生器较近的地方,形成角涡,随着流动的进行,角涡逐渐消失,最后形成一个较大旋涡.组合翼产生的二次流结构与矩形翼相似,但二次流和角涡强度均增加.辅翼背风布置优于迎风布置.

带周期性分布纵向涡发生器的矩形狭窄通道内传热流动的数值模拟

在换热表面上周期性地安装粗糙元,可以使流动区域产生漩涡从而增强换热。本文采用数值分析的方法,以水作为工作介质,以带有纵向涡发生器狭窄矩形通道为研究对象,研究不同排列方式纵向涡发生器的传热性能,分析不同的纵向涡发生器入射角度β、不同流向、不同纵向涡间距对换热和流动特性的影响。结果表明,纵向涡发生器能够强化换热,当入射角度β=50°时,换热效果最佳。

纵向涡发生器强化传热研究进展与展望

对通道内布置纵向涡发生器强化传热与流动减阻的研究进展进行了评述,指出了进一步深入研究的方向,主要包括:1)通过系统的实验研究和理论分析研究诱导涡的产生和发展过程,研究流动结构的控制与增强传热和流动减阻的作用机理;2)利用LES或DNS方法进行涡发生器强化传热数值模拟,或发展更先进的湍流模型;3)引入场协同原理分析纵向涡发生器对湍流拟序结构的控制、进而分析强化传热的机理.

不同纵向涡发生器翅片通道内速度场与温度场协同的数值研究

为了探究加装矩形小翼和三角型小翼纵向涡发生器的H形翅片通道的换热流动,采用场协同理论进行分析.结果表明,相同攻角时,三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角要比矩形小翼的大,同时,体平均协同角比面平均协同角大;随着攻角的增大,面平均协同角和体平均协同角都先减小后增大,矩形小翼在攻角为60°时最小,三角形小翼在45°时最小;相同进口速度时,45°三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角要比60°矩形小翼的大,随着进口速度的增加,60°矩形小翼和45°三角形小翼的面平均协同角和体平均协同角都增大.

基于纵向涡发生器的定子通风系统温度场优化研究

根据流体力学及传热学理论,建立了一个水轮发电机定子通风系统流动与传热耦合计算模型,分析了定子通风系统的流场及温度场,并与试验值进行了比较,证明了模型的有效性。通过在定子通风沟内温度较高的齿部壁面设置纵向涡发生器改进其通风散热效果,并研究了纵向涡发生器的几何因素冲角和高度等对增强散热的影响,计算比较模型在不同入口风速条件下的温度,结果表明纵向涡发生器在冲角为45°,高度为5 mm时对散热效果的增强作用最大。

三角锥型纵向涡发生器强化换热性能数值分析

纵向涡发生器做为一种有效的被动式强化传热方法,因简单易于实现而得到广泛应用。文章采用三角锥型纵向涡发生器,通过FLUENT数值模拟软件对此纵向涡发生器的油浸式变压器散热片进行了数值模拟,分析研究了三角锥型纵向涡发生器攻角、高度及排列方式对变压器散热片散热能力的影响,并分析了影响机理。结果表明:自然对流情况下,在三角锥型纵向涡发生器的最佳攻角为90°和最佳高度为10 mm时,能够最大幅度提高自然对流换热效率,可提高其自然对流换热系数6.89%左右。

几何参数对矩形通道纵向涡发生器流动换热性能的影响

以渐缩式三角形翼对纵向涡发生器与椭圆支柱的组合结构为研究对象,通过数值计算方法,研究了椭圆支柱几何参数(长轴和短轴)、纵向涡发生器几何参数(厚度、长度、高度以及攻角等)及纵向涡发生器横向间距和纵向间距对矩形通道内水的流动换热性能的影响。研究结果表明:椭圆支柱几何参数和纵向涡发生器厚度对矩形通道内水的流动换热性能影响很小;随着纵向涡发生器长度、高度、攻角和横向间距的增大,矩形通道内水的Nu与f因子均增大;随着纵向涡发生器纵向间距的增大,水的Nu和f因子均减小。

纵向涡发生器作用下矩形通道内脉动流流动换热性能研究

对安装渐缩式纵向涡发生器与椭圆支柱组合的矩形通道内脉动流动换热性能进行了非稳态三维数值模拟研究,计算考察了不同Re、脉动频率ω以及振幅A对通道内强化传热和压力损失的影响。研究结果表明:在脉动流动的影响下纵向涡发生器的传热能力得到了强化。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增加,矩形通道内整体传热能力的强化效果增强;随着Re的增大,强化效果逐渐减小。随着脉动频率ω和脉动振幅A的增大,矩形通道内E_f的波动振幅增加;随着Re的增大,E_f的波动振幅减小。

矩形纵向涡发生器平板强化换热的实验研究

利用热质比拟萘升华技术，在吸入式风洞中对矩形纵向涡发生器平极强化换热进行了实验研究。在雷诺数范围2．3×10^5～5．4×10^5内，通过改变涡发生器迎流冲击角卢，得到强化换热的效果，并对参数进行优化。

纵向涡发生器对百叶窗翅片管换热器性能的提升

百叶窗和纵向涡发生器都能够较大幅度提升翅片管换热器的换热能力，同时其流动阻力也相应增大。本文利用CFD 技术对4 种不同类型的翅片管换热器（平翅片、百叶窗翅片、百叶窗加装三角翼翅片和百叶窗加装矩形翼翅片）的流动传热性能进行了三维数值模拟，得到了在不同雷诺数下各翅片管换热器的换热因子j 和摩擦因子f 以及换热器综合性能j/f。结果表明，百叶窗翅片加装纵向涡发生器后，换热管尾部滞止区尺寸明显减小，滞止区与主流区的换热得到增强，换热器综合性能得到了提升，加装三角翼其换热器综合性能提升了1.25%~2.63%，加装矩形翼其换热器综合性能提升了3.33%~4.82%。

三角形小翼纵向涡发生器的流动换热

探究了加装三角形小翼纵向涡发生器的H形翅片换热流动特性.模拟结果显示,随着来流速度的增加,回流区里的气流温度逐渐升高;随着雷诺数的增加,压力损失、努谢尔数增大,进出口温差、欧拉数、换热因子和综合性能都减小.随着攻角的增大,加装纵向涡发生器的单H形翅片的进出口温差、压力损失、努谢尔数、欧拉数和换热因子都增大,而综合性能先增大后减小.

纵向涡发生器在空气预热器中的强化传热数值模拟研究

针对空气预热器中传热性能低下的问题,将纵向涡器运用于空气预热器热管内,以烟气为介质,运用计算软件FLUENT进行数值模拟,研究在不同Re数下,涡发生器对管内烟气的传热及流动阻力的影响,比较了不同攻角及翼高与管内半径之比的直角三角翼涡发生器强化换热效果,并与光管的换热系数和阻力系数进行了对比。分析表明,纵向涡发生器能明显提高换热性能,在所研究的纵向涡发生器中,攻角为45°时,涡发生器强化传热效果较好。随着Re数的改变,具有最佳传热效果的涡发生器结构也会有所不同。