平直和柱面翼渦發(fā)生器沖孔傳熱和流阻性能模擬及場協(xié)同分析.pdf

1、渦流發(fā)生器作為一種被動強化傳熱元件，已廣泛應(yīng)用于板翅式和翅片管式換熱器空氣側(cè)的對流強化傳熱。本文對平直和半橢圓柱面沖孔型的渦流發(fā)生器在不同布置方式下所產(chǎn)生的強化傳熱效果和流動阻力損失進行了數(shù)值模擬，并且采用場協(xié)同原理和二次流理論分析了強化傳熱機理。
　　對分別布置有一對平直或橢圓柱面型的三角形小翼，梯形小翼或矩形小翼的矩形通道(Re=700-26500)進行了3維數(shù)值模擬。采用無量綱參數(shù)Num/Num0，f/f0以及綜合評價因子R

2、=(Num/Num0)/(f/f0)對這6種渦流發(fā)生器的強化傳熱和流阻特性進行了分析與比較，發(fā)現(xiàn)斜截半橢圓柱面型渦流發(fā)生器(CTWP)以較小的流動阻力實現(xiàn)較高的強化傳熱效率。對CTWP的進一步研究表明，在斜截角α=20°，攻角β=45°時，綜合傳熱性能最高，R在給定的流動條件下達到了0.68-1.14。
　　采用場協(xié)同原理和二次流理論對渦流發(fā)生器的強化傳熱特性進行了分析。以平直三角形小翼(DWP)為例，沿流動方向的截面平均協(xié)同角θ

3、s由矩形通道入口處至渦發(fā)生器前迅速升至峰點85.7°，繞流渦發(fā)生器后下降至81.8°，最后緩慢回升并穩(wěn)定在89°。無量綱參數(shù)Num/Num0的曲線與協(xié)同角θs的趨勢完全相反，即協(xié)同角θs較小的區(qū)域，Num/Num0較高。通過對矩形通道截面局部場協(xié)同角θ和Nu的分析與比較，也發(fā)現(xiàn)了場協(xié)同角較小的區(qū)域，二次流的強度較大，相應(yīng)的Nu數(shù)也較大。這表明渦發(fā)生器誘導產(chǎn)生的縱向渦增大了二次流的強度，提高了速度場和溫度梯度場的協(xié)同性，強化了傳熱。

4、>　　空氣繞流渦發(fā)生器時，由于形狀阻力產(chǎn)生了較大的壓力損失。在不干擾縱向渦的條件下，對渦發(fā)生器表面沖孔，可有效減少渦發(fā)生器背面的尾流區(qū)，降低空氣流動的壓力損失。本文對不同渦流發(fā)生器沖孔大小，及位置進行了研究。實驗結(jié)果表明，在渦發(fā)生器表面沖孔確實可以起到強化傳熱和降低壓力損失的作用。當沖孔面積與渦發(fā)生器面積比ψ為0.06時，與未沖孔的渦發(fā)生器（ψ=0）相比，綜合評價因子R平均增大9.8％。進一步研究表明沖孔的大小應(yīng)該與渦流發(fā)生器的迎流面積