螺旋内肋扭曲管换热与流阻性能研究

将两种现行的热流强化换热技术结合起来,提出螺旋内肋扭曲管这一新型强化换热管,利用ANSYS ICEM CFD对该强化换热管进行网格划分和网格独立性考核,利用Fluent分析比较了螺旋内肋扭曲管、扭曲管和圆管3种换热管的雷诺数Re在2300~50000范围内的换热和流阻性能,得出其努赛尔数Nu、阻力系数f、等泵功准则下综合评价指标PEC及热势容差-火积耗散ΔE的变化关系,结果表明,螺旋内肋扭曲管具有优于扭曲管的综合换热性能,具有较好的研发潜力和较高的工程应用前景。

扭曲内肋管的换热与流阻特性分析

为了减少传热过程中的热阻,实现节能降耗,强化换热是行之有效的措施。采用异型管和肋片相结合的方式以达到强化换热的目的。通过将扭曲管和不连续斜肋相结合,建立了不同肋排数的扭曲内肋管的几何和数学模型;在给定条件下,对模型进行了验证,并进行热力性能的三维数值模拟。结果表明:在相同雷诺数Re下,加肋扭曲管的努赛尔数大于不加肋扭曲管的努赛尔数,且加肋排数越多,努赛尔数Nu越大。相同条件下,带肋的扭曲换热管的阻力系数大于无肋的换热管,加肋排数越多,阻力系数越大。带肋扭曲管的j因子要比没有加肋扭曲管大,但随着流体流速的增加,压损增加,换热性能有所下降;八排肋扭曲管的强化换热因子(j)比不加肋扭曲管提高约9%。由场协同数判定:加肋扭曲管的场协同数优于不加肋扭曲管。因此,所研究的扭曲内肋管性能更优越。

双肋椭圆扭管管内传热与流阻特性分析及其多目标结构优化

文中提出了一种具有两根对称排布的矩形内肋的椭圆扭管,并利用Fluent软件对目标换热管进行数值模拟.首先比较研究了双肋椭圆扭管、光滑椭圆扭管、圆管三者在雷诺数5 000至50 000时的流动与换热性能,对比分析了三者努谢尔数Nu、阻力系数f、流动传热综合评价指标PEC以及管内平均速度-温度梯度场协同角β.结果表明,双肋椭圆扭管较圆管具有更好的场协同度以及较好的综合流动换热性能.其次,研究了双肋排布角度α对椭圆扭管的流动与换热性能的影响.结果表明,不同的双直肋排布角度能够影响椭圆扭管内部的场协同度与综合性能.最后利用响应面结合多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),以努赛尔数增长率与流动阻力增长率为目标对截面参数进行优化,利用TOPSIS方法选出设计范围内最佳结构参数.

椭圆内肋扭曲管换热性能数值研究

对椭圆内肋扭曲管的传热与流阻特性进行了数值研究,分析了截面几何尺寸、内肋数n和导程S对传热和流阻特性的影响,并分析了强化传热的机理。结果表明:内肋数n对传热和流阻的影响不明显;导程S和截面尺寸对传热和流阻性能的影响很大,导程S越小,椭圆压扁程度越大,传热效果越好;螺旋内肋进一步强化了对流传热。