在連續(xù)式回流風(fēng)洞中,為了控制風(fēng)洞氣流的總溫,平衡風(fēng)扇或壓縮機做功產(chǎn)生的熱量,需要在風(fēng)洞試驗段上游布置換熱器。風(fēng)洞換熱器除了需要提高換熱效率、降低壓力損失之外,其對來流的整流效果及自身所引發(fā)的湍流流動也會對風(fēng)洞試驗段流場品質(zhì)造成影響。在0.55m×0.40m低噪聲航空聲學(xué)風(fēng)洞中,使用熱線風(fēng)速儀對橢圓管翅片式及板翅式換熱器的下游湍流度分布進行了試驗研究,獲得了不同構(gòu)型換熱器的壓力損失特性。采用數(shù)值模擬方法,對不同構(gòu)型熱交換器的再生湍流度進行了模擬和分析。研究結(jié)果表明,橢圓管翅片式與板翅式換熱器對湍流流動的整流效果有明顯差異。橢圓管翅片式換熱器對降低湍流度、抑制其不均勻分布的效果要優(yōu)于板翅式換熱器,板翅式換熱器對湍流度橫向分量的整流效果較好,板翅式換熱器的再生湍流度約為管翅式換熱器的30%～40%。研究結(jié)果可為高流場品質(zhì)要求的大型連續(xù)式風(fēng)洞換熱器的選型及優(yōu)化提供參考。 

【文章來源】：實驗流體力學(xué). 2019,33(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

風(fēng)洞氣動輪廓

使用可變角度的擾流體組件模擬產(chǎn)生不同湍流度及速度不均勻的來流條件。使用Dantec公司的熱線風(fēng)速儀對湍流度和速度進行測量，所使用的熱線探頭為二維探頭，可分別對氣流的橫向和流向速度以及速度脈動進行測量[11-12]。熱線探頭移測架安裝在風(fēng)洞駐室地面上，通過一個L形的支架伸入換熱器下游，并通過移測架的移動實現(xiàn)不同位置的湍流度測量。圖4 擾流體組件外形

風(fēng)洞中通常使用的換熱器如管翅式及板翅式換熱器，在結(jié)構(gòu)形式上具備將上游大尺寸旋渦分割成小尺寸旋渦的能力，同時，由于翅片間距小、沿流向長度較長等特點，大大增加了氣流流過時的粘性耗散作用，具備降低風(fēng)洞氣流湍流度、提高換熱器下游截面流動均勻性及穩(wěn)定性的能力，如圖1所示。趙波等[4]采用數(shù)值模擬方法，對錯排橢圓管翅片式換熱器下游的速度及溫度分布進行了優(yōu)化，并在連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞中成功應(yīng)用。楚攀等[5]對橢圓管翅片式換熱器的增強混合及換熱效果進行了研究，提出了一種改善速度場和溫度場之間協(xié)同關(guān)系的流動控制方法。劉曉波等[6]綜合比較了管翅式、板翅式等換熱器在風(fēng)洞中應(yīng)用的優(yōu)勢與劣勢，給出了換熱器在大型風(fēng)洞中布局的優(yōu)化方案。魏進家等[7]對板翅式換熱器的流動及傳熱特性進行了研究，為板翅式換熱器的設(shè)計提供了指導(dǎo)。關(guān)欣等[8]則對板翅式換熱器的動態(tài)特性通用分析解進行了研究，獲得了較好的計算精度。上述研究成果直接推動了大型連續(xù)式風(fēng)洞換熱器的技術(shù)進步并擴大了其應(yīng)用范圍。板翅式換熱器中的長扁管及管翅式換熱器中的圓管/橢圓管、翅片均會產(chǎn)生較強的尾流，該尾流影響范圍大，會產(chǎn)生較強的再生湍流，其對換熱器氣流湍流特性的影響具有較大的不確定性。由于換熱器下游的湍流度及其分布特性對風(fēng)洞試驗段流場的動態(tài)品質(zhì)具有較大影響，因此通過研究了解和掌握其特性，對風(fēng)洞換熱器的設(shè)計具有重要意義。本文在不考慮不同形式熱交換器換熱效率的前提下，通過試驗研究和數(shù)值模擬的手段對不同來流湍流度條件下，板翅式及管翅式換熱器下游的湍流特性進行了研究，分析了2種換熱器在湍流流場整流能力方面的差異，可為高氣流品質(zhì)要求的風(fēng)洞換熱器設(shè)計提供參考。

【參考文獻】：
期刊論文
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[8]帶縱向渦發(fā)生器的橢圓管翅片換熱器數(shù)值分析[J]. 楚攀,何雅玲,李瑞,雷勇剛.  工程熱物理學(xué)報. 2008(03)
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本文編號：3555051