本文關(guān)鍵詞：空氣橫掠平直翅片管流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技及工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及能源的日益緊缺,對(duì)各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的換熱設(shè)備傳熱強(qiáng)化技術(shù)的研究也就越來(lái)越迫切。在眾多的強(qiáng)化換熱技術(shù)中,通過(guò)擴(kuò)展換熱面來(lái)增強(qiáng)換熱器對(duì)流換熱系數(shù)較低一側(cè)的換熱是最為常見的簡(jiǎn)單易行的方法。采用擴(kuò)展換熱面的各種類型的翅片管換熱器在動(dòng)力、能源、冶金、化工、空調(diào)與制冷等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,而且翅片管是各種管式換熱面強(qiáng)化換熱方法中最常用的方法。翅片管換熱器的翅片有矩形、圓形、波紋、條縫等多種形式,其中平直翅片因其便于加工制造、裝配簡(jiǎn)單,使用過(guò)程中不易發(fā)生形變而被廣泛應(yīng)用于空調(diào)、制冷、通風(fēng)和汽車等換熱設(shè)備中。 本文通過(guò)商用CFD軟件對(duì)單排平直翅片管換熱器通道內(nèi)不可壓縮空氣穩(wěn)態(tài)、層流流動(dòng)的傳熱與流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,探討基管相對(duì)于翅片前緣位置的改變對(duì)翅片表面的對(duì)流換熱、翅片效率產(chǎn)生的影響。通過(guò)數(shù)值模擬分析得出入口流速、翅片間距以及基管離翅片入口段的不同位置(l/d)對(duì)流動(dòng)與換熱的影響,得到了阻力系數(shù)(f)以及翅片和管壁面的平均努塞爾特?cái)?shù)(Nu)隨雷諾數(shù)(Re)、翅片間距和管相對(duì)位置(l/d)變化的關(guān)系；通過(guò)比較綜合換熱性能指數(shù)和翅片效率,獲得了本文所研究的6種不同管位置(l/d)在不同Re及翅片間距下的最佳結(jié)構(gòu)型式,并通過(guò)場(chǎng)協(xié)同原理進(jìn)行了分析。另外,在相同的翅片面積下改變翅片長(zhǎng)寬比,分析其對(duì)翅片表面的對(duì)流換熱、翅片效率以及流動(dòng)阻力的影響,得出換熱性能最優(yōu)的翅片長(zhǎng)寬比結(jié)構(gòu),為平直翅片管的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。 模擬計(jì)算的結(jié)果表明：翅管位置的改變對(duì)翅片通道內(nèi)的流動(dòng)與換熱有較為明顯的影響,遠(yuǎn)離翅片端部布置翅管有利于提高努塞爾特?cái)?shù)并減小流動(dòng)阻力系數(shù),但翅片效率并非隨著管遠(yuǎn)離翅片端部而逐漸增大,而是存在一個(gè)最優(yōu)的翅管位置使得換熱效果最好。不同翅片長(zhǎng)寬比的結(jié)構(gòu)中,其流動(dòng)和換熱特性有所差異,從綜合換熱性能指數(shù)和翅片效率兩個(gè)方面得出了在翅片長(zhǎng)寬比的值為1-1.5的范圍內(nèi),翅片效率最高,換熱效果最好。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 平直翅片管 翅片效率 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景11-12
• 1.2 強(qiáng)化換熱技術(shù)概述12-13
• 1.3 翅管式換熱器13-15
• 1.4 平直翅片管換熱器的研究進(jìn)展15-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 數(shù)值模擬簡(jiǎn)述19-27
• 2.1 數(shù)值傳熱學(xué)的興起與發(fā)展19-20
• 2.2 數(shù)值模擬方法的優(yōu)點(diǎn)20-21
• 2.3 數(shù)值模擬方法介紹21-22
• 2.4 CFD簡(jiǎn)介22-25
• 2.5 本章內(nèi)容小結(jié)25-27
• 第三章 翅片管換熱器傳熱的基本理論27-31
• 3.1 提高翅片管換熱器換熱性能的途徑27-28
• 3.2 翅片管換熱器流體通道內(nèi)的換熱與流動(dòng)特征28
• 3.3 流體流動(dòng)的控制方程28-30
• 3.4 翅片管換熱器的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)30
• 3.5 本章內(nèi)容小結(jié)30-31
• 第四章 空氣橫掠平直翅片管的數(shù)值模擬31-41
• 4.1 幾何模型31-34
• 4.1.1 模型的建立31-32
• 4.1.2 網(wǎng)格的劃分32-34
• 4.2 數(shù)學(xué)模型34-36
• 4.2.1 基本假設(shè)及控制方程34-35
• 4.2.2 邊界條件和物性參數(shù)的確定35
• 4.2.3 計(jì)算方法及收斂標(biāo)準(zhǔn)35-36
• 4.3 數(shù)據(jù)處理方法36-37
• 4.4 計(jì)算方法的驗(yàn)證37-39
• 4.4.1 模型的建立和網(wǎng)格的劃分37-38
• 4.4.2 邊界條件及計(jì)算方法38
• 4.4.3 驗(yàn)證結(jié)果分析38-39
• 4.5 本章內(nèi)容小結(jié)39-41
• 第五章 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與分析41-73
• 5.1 進(jìn)口風(fēng)速與管位置的變化對(duì)管外空氣流動(dòng)和換熱特性的影響分析41-52
• 5.1.1 不同進(jìn)口風(fēng)速和翅管位置的計(jì)算結(jié)果41-42
• 5.1.2 計(jì)算結(jié)果分析42-44
• 5.1.3 翅片表面的溫度分布和翅片間的速度分布44-50
• 5.1.4 綜合換熱性能評(píng)價(jià)50-51
• 5.1.5 翅片效率的比較51-52
• 5.2 翅片間距的變化對(duì)管外空氣流動(dòng)和換熱特性的影響分析52-61
• 5.2.1 不同翅片間距下的計(jì)算結(jié)果52-53
• 5.2.2 計(jì)算結(jié)果分析53-57
• 5.2.3 綜合換熱性能的比較57-59
• 5.2.4 翅片效率的比較59-61
• 5.3 場(chǎng)協(xié)同分析61-64
• 5.3.1 場(chǎng)協(xié)同原理簡(jiǎn)介61-62
• 5.3.2 不同翅片間距和管位置下的場(chǎng)協(xié)同角的比較62-64
• 5.4 翅片長(zhǎng)寬比的不同對(duì)流動(dòng)和換熱特性的影響分析64-70
• 5.4.1 不同長(zhǎng)寬比的翅片在模擬計(jì)算時(shí)的條件和方法64
• 5.4.2 不同長(zhǎng)寬比翅片結(jié)構(gòu)流體通道內(nèi)的阻力系數(shù)對(duì)比64-65
• 5.4.3 不同長(zhǎng)寬比翅片結(jié)構(gòu)流體通道內(nèi)的努塞爾特?cái)?shù)對(duì)比65-66
• 5.4.4 翅片間距中剖面的速度流線圖分析66-68
• 5.4.5 綜合換熱性能比較68-69
• 5.4.6 翅片效率的比較69-70
• 5.5 本章內(nèi)容小節(jié)70-73
• 第六章 全文總結(jié)與展望73-75
• 6.1 本文主要內(nèi)容與結(jié)論73
• 6.2 對(duì)未來(lái)研究的展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：空氣橫掠平直翅片管流動(dòng)與換熱的數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：393411