纵向涡流发生器强化传热数值研究进展

对近年来纵向涡流发生器在换热器气侧强化传热和流阻性能的数值研究进行综述,内容包括：纵向涡流发生器类型及布置方式;纵向涡流发生器强化传热和流阻性能;纵向涡强化传热机理。分别对带斜截半椭圆柱面和斜截半椭圆柱体矩形通道内的层流流动和传热进行数值模拟。结果表明,两涡流发生器强化传热效果几乎相同,比平直通道高72.7%-133.1%;压力损失分别比平直通道增加100.4%-168.3%和108.1%-183.5%,斜截半椭圆柱面强化传热和流阻综合性能优于斜截半椭圆柱体。

换热器微通道内纵向涡流发生器的层流流动及换热特性研究

采用Fluent软件研究了当雷诺数为200～1100时,换热器微通道内固定间距下4种不同布置形式的矩形翼对流体层流流动和换热的影响,并与光滑微通道进行了对比.结果表明,最佳布置形式为两对矩形翼呈括弧形布置,且当Re=1100时,其Nu比光滑微通道提高了39.7%.在此配置下,不同间距矩形翼对流体层流流动和换热的影响规律为:PEC随着间距的增加先增大后减小,最佳间距为g_1=g_2=4H时,PEC最大为0.62.

纵向涡发生器强化换热性能的数值研究

通过对PHOENICS软件的应用开发,建立强化换热的物理模型和计算域,对扰流元作用下的速度场和温度场变化进行了数值模拟.初步得出了扰流元的结构参数对涡流发生发展的影响规律,并给出了相关参数的取值范围.

纵向涡发生器设计参数对喷动床内颗粒两相流动影响实验研究

将球体纵向涡流发生器引入喷动床内,采用粒子图像测速技术研究了在内径152 mm的喷动床内颗粒密度及纵向涡流发生器排数(单排、双排及三排)对喷动床内喷射区及环隙区颗粒相径向速度的影响。结果表明:在喷动床稳定喷动范围内,颗粒密度越小纵向涡流对颗粒相径向运动的强化效果越佳。纵向涡发生器对喷动床内颗粒运动强化存在空间分布的不均匀性,在喷动床有限的空间范围内,存在最佳的静床层高度使得纵向涡流发生器对颗粒径向运动的强化效果达到最佳。整体而言,单排及双排纵向涡流发生器对喷动床内颗粒径向速度的强化效果最佳,随着静床层高度的增加,多排纵向涡流发生器对喷射区颗粒径向速度影响逐渐减小,而对环隙区颗粒径向速度的影响逐渐增大。

带滴状纵向涡发生器的矩形微通道内流动与传热性能的数值研究

新型滴状纵向涡流发生器(DLVG)结合了矩形和椭圆形结构的优点,在微通道强化传热方面具有重要意义。该文数值模拟了雷诺数(Re)为400~1200范围内带有DLVG的三维微通道模型的流动和传热性能,并与带有矩形小翼纵向涡发生器(RWVG)的通道进行了对比。结果表明,DLVG比RWVG具有更好的局部传热强化能力。并讨论了Re、前端半径(R_(1))、攻角(β)和渐变纵向间距(d_(1)和d_(2))对强化传热的影响。结果表明,不同Re下,综合换热性能(PEC)最佳的前端半径R_(1)不同,R_(1)=0.04 mm的通道在Re=1200时PEC最佳,可达到1.41。与光滑微通道相比,努塞尔数Nu提高了55.15%;与RWVG通道相比,Nu最大增加了7.6%,PEC最大增加了5.2%。随着Re的增大,β越大,Nu越高,f越小,PEC越好,攻角75°时的PEC最高为1.47。纵向涡流发生器前后间距相同时的换热性能最差,d_(1)和d_(2)为5.4 mm和4.5 mm的通道Nu最大以及PEC最佳,在不同Re下,比等纵向间距通道的PEC增加了1.41%~4.55%。变量Re和β的改变对PEC增长率平均值的影响更敏感。