鱼鳞仿生强化传热管内流体对流传热特性和熵产分析

随着仿生学的发展,仿生技术具有较好的减阻、传热效果。受自然界鱼鳞启发,本文提出了3类仿生强化传热管,通过数值模拟研究了湍流状态下(雷诺数Re在15700~62900范围内)仿生强化传热管不同深度、间距和角度对管内流体流动传热特性的影响。结果表明,3类仿生强化传热管均具有良好的强化传热效果,深度越大、间距越小、角度越小,则强化传热效果越好。相同条件下,对仿生强化传热管综合性能和熵产进行分析发现,类型2仿生强化传热管的综合性能最优,其评价准则数(PEC)最大,功率损失最小。

仿生鱼鳞微通道对流传热数值模拟以及结构参数优化

建立了仿生鱼鳞结构微通道三维物理模型,通过数值模拟微通道内对流传热过程,获得了鱼鳞结构参数对平均摩擦系数、平均努塞尔数和综合传热性能因子的影响规律,并采用均匀实验设计方法对结构参数进行优化得到了仿生微通道的目标值热阻和泵功之间的拟合多元二次回归方程。研究表明:仿生鱼鳞结构微通道的平均摩擦系数与平均努塞尔数均大于光滑矩形微通道;仿生鱼鳞结构产生的阻力更小;鱼鳞仿生结构微通道的综合性能因子最大为1.55(雷诺数为1300时),综合传热性能明显优于矩形光滑微通道;鱼鳞结构的相对高度hs,1/H和相对宽度bs,1/W对综合传热性能影响较大;仿生鱼鳞微通道的热阻和泵功回归方程的拟合优度R2分别为0.9576和0.9905,拟合方程可信度高。