空气冷却器开缝翅片传热与流动特性的数值模拟研究
翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究
翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究摘要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。
对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。
由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。
本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。
正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。
关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能1 绪论1.1课题背景及研究意义换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。
例如，过路热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝汽器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是换热器应用的大量实例。
它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。
例如在是有化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5左右，它的重量站工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资站总投资的25%。
由于世界上燃煤、石油、天然气资源储量有限而面临这能源短缺的局面，各国都致力于新能源的开发，并积极开展预热回收及节能工作，因而换热器的应用又与能源的开发及节约有着密切的联系。
翅片管换热器传热特性的数值模拟研究的开题报告
翅片管换热器传热特性的数值模拟研究的开题报告一、选题背景及研究意义翅片管换热器作为一种常见的换热设备，在各种工业领域中广泛应用。
其优势在于具有较高的传热效率和达到较高的换热功率密度。
为了更好地了解其传热特性，需要对其进行数值模拟研究。
本文将针对翅片管换热器进行数值模拟研究，探讨其传热性能。
具体研究内容为：1）建立翅片管换热器的数值模型；2）分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响；3）分析流体热物性参数对传热性能的影响；4）探讨翅片管换热器的优化设计。
此项研究具有重要的理论和实际意义。
理论上，研究翅片管换热器的传热特性，可以深入了解其换热信号，为设计和优化提供基础数据。
在实践中，通过有效的设计和优化翅片管换热器，减少能源消耗，提高生产效率，降低生产成本，具有重要的经济和社会意义。
二、研究内容和方法1.建立数值模型由于翅片管换热器的几何形状复杂，一般采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟，以获得其传热性能。
本文将采用ANSYS Fluent软件建立封闭式水冷翅片管换热器的三维数值模型，模拟翅片管换热器的传热特性。
2.分析不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响本文将选取不同数组方式和翅片参数，分别对其不同的传热性能进行分析研究。
分析各种参数对翅片管换热器传热效率影响的规律，为翅片管换热器的优化设计提供理论依据。
3.分析流体热物性参数对传热性能的影响流体热物性参数包括热导率、比热容和密度等，都是影响翅片管换热器传热性能的重要因素。
本文将在研究过程中分析这些参数对传热性能的影响。
4.探讨翅片管换热器的优化设计基于数值模拟结果及分析，根据目标要求，针对翅片管换热器进行有效的优化设计，提高其传热效率，降低运行成本，达到节能减排的目的。
三、预期研究成果1. 建立封闭式水冷翅片管换热器的数值模型，并进行合理的验证。
2. 探究不同数组方式和翅片参数对传热性能的影响规律。
3. 分析流体热物性参数对传热性能的影响规律。
开缝型翅片流动与传热三维数值模拟
作者简介：尹
斌 （９ ５） １ ７ 一 ，男 ， 士，主要从事空调系统优化 仿真与多相流的研究 ． 博
维普资讯
热 科 学 与 技 术
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第６ 卷
Ｃ－ （ ｋ Ｃ Ｇ ）一 Ｃ Ｔ ＋ ｓ ｂ Ｇ ２
Ｃ１— １ ４４，Ｃ２一 １ ９ ． ． ２，Ｃ 一 ０ ０９， ．
片的对 流换 热［４。 ２］ － 动量 方程
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图 １ 典 型 的翅 片结构
Ｆｉ ． Ｒｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉ ｅ： ｓ ｔ ｕ ｔ ｒ ｇ １ ｐ ｅｅ ｔ ｔ ｖ ［ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ｎ
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收 稿 日期 ：２ ０ —８２ ； 修 回 日期 ：２ ０— ５３． ０ ６０ －１ ０ ７０— Ｏ
大 ， 过 ｓｉ １型 翅 片 的 阻力 最 小 。 流 ｌ一 ｔ
关键 词 ：开 缝 型翅 片 ；流动 ；传 热 ；数值模 拟
中 图分类 号 ： ＴＫＯ ５ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引 Biblioteka 言 开 缝 型 翅 片 的 表 面 几 何 结 构 复 杂 ， 难 用 完 很
整 的数 学模 型描述 ， 先前 的研究 以实验 为主 。 本文
０ ０ ０
８ ８ ８
片 长度 ， 以保证 出 口无 回流 。
研 究 对 象 为三 种 型式 的 开缝 片 ， 别 是 单 边 分
开缝翅片换热器三维流动传热特性数值研究
２ Ｃ ｉ ａＰ ｔ ｌｕ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ．Ｌｔ ． ｒ ｉ ａＣｏ ａ ｙ，Ｈｅ ｅ ｎ ｉ ６ ５ ２， Ｃ ｉ ａ ． ｈ ｎ ｅｒ ｅ ｍ ｇ ｎ ｅ ｉ ｏ ． ｄ Ｎｏ ｔ Ｃｈ ｎ ｍｐ ｎ ｏ ｎ ｈ ｂｉ Ｒｅ ｑ ｕ０ ２ ５ ｈｎ ；
３Ｃｈｎ ． ｉａＮａｉｎ １ ｌｃｒ ｔｏ ａ ｅｔｉ Ｅ ｃＡｐ ａａｕ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｔ ， Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ ６ ， Ｃｈｎ ） ｐ ｒｔｓ Ｒｅ ｅｒｈＩｓｉ ｅ ｕ ｔ ａ ｇ ｏ ｇＧｕ ｎ ｚ ｏ １ ８ ０ ｉａ
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板翅式换热器翅片性能数值模拟及其优化
板翅式换热器翅片性能数值模拟及其优化摘要：为提升板翅式换热器的综合性能，采用数值模拟方法，探究翅片结构参数对板翅式换热器翅片的流动传热特性的影响。
结果表明，减小翅片长度可以增强板翅式换热器的换热效果，但同时也会增加换热器的阻力，因此要根据实际情况进行综合考虑；在研究范围内，翅片长度在l=5m时，翅片的JF因子最高，综合性能最好；模拟结果在v=5m/s的综合换热效果是最好的，说明在低雷诺数的情况下换热性能要优于高雷诺数的条件。
研究结果可以为板翅式换热器错位翅片的优化设计提供理论指导。
关键词：板翅式换热器；错位翅片；换热性能； JF因子1引言板翅式换热器广泛应用于空分、航天、化工等领域，得益于其传热效率高、紧凑轻巧、适应性强等优点，可在200℃到接近绝对零度的温度区间内工作。
科技工业的发展，对板翅式换热器的综合性能有了更高的要求，主要体现在板式换热器的翅片上，其结构尺寸对换热器的性能影响较大，因此研究翅片结构如何影响板翅式换热器就有重要的应用价值。
本文来源于高温空气换热的实际工程背景，以板翅换热器错位翅片为研究对象，对翅片取不同长度进行建模，利用数值模拟方法，研究错位翅片通道内流场的换热特性，分析结构参数对其换热性能的影响，以JF因子最大为优化目标，对错位翅片结构进行优化研究。
2几何结构及计算模型2.1物理模型及边界条件图1为计算物理模型，其中翅片参数包括翅片高度h、翅片间距s、翅片长度l、翅片厚度t、模型长度L。
为了使流体在翅片入口前端处于充分发展状态，进口段延长了20mm；为了避免出口出现回流现象，出口段延长了50mm。
由于翅片入口前端流体分配均匀，入口边界条件设为速度入口，入口温度为313K。
由于在翅片结构的进出口处添加了延长段，为了维持通道内的雷诺数不变，需要将延长段入口速度进行换算，计算方法如下：本文中当量直径定义为：式中——流体流通截面的面积，m2；——流体流通截面的湿周，m。
出口为了防止回流现象，设为压力出口；上下隔板表面边界条件设为定壁温(443K)；侧面设定为对称边界条件，板翅材料为铝，通道流体为空气。
空气冷却器空气侧百叶窗翅片强化传热性能研究
行 流空 气冷 却器 如 同一 个汽 车散 热 器 ， ２个 集 管 由 和位 于 ２个集 管之 间沿 水平方 向展开 的许多扁 平微
通 道换 热管 组成 ， 平管 外侧 由折 叠 的百 叶 窗翅 片 扁
连 接 。百 叶窗翅片 以其 良好 的传热性 和紧凑 性用 于
的换 热 因子 和 摩 擦 因 子 关 联 式 ； ． ． ａ ｅ ｐ ｒ Ｃ Ｊ Ｄ ｖｎ ｏｔ
得 到 的数据 比较 ， 开发 一 种 新 型弧 形 百 叶 窗翅 片 ， 以达到 强化传 热 的 目的。
１ 百 叶窗翅片 的几 何模 型及模 拟方 法
Ｚｐ
图１ 所示为平行 流微 通道 空气 冷却器结 构示 意
图。超临界 ０ ０ 在扁管 内流动 ， 通过管壁和翅片的导热
图 ２ 百 叶 窗 结 构 的 几 何参 数
ｏ ｉ ｎ ｎ ｌ ｓ ｏ ｏ ｖ ｒ ｄ ｆ ｈ ｏ ｇ ｕ ｒｃ ｌ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｉ ｓ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ａ ｈ ｆ ｆ ａ ｄ ａ ｇ ｅ ｆ ｌ ｕ ｅ ｅ ｉ ｔ ｒ ｕ ｈ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔｏ ． ｔ ｉ ｏ ｃ ｕ ｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｎ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓｏ ｅ ｔ ｔ ａ ｓ ｅ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｏ ｒ ｎ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｃ ｅ ｅ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｆ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｐ ａ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ。 ｎ ｈ ｓ ｎ ｒ ｍ ｎ ｃ ｒ ｔ ｆｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｐ ｉ ｕ ｏ ９ ４ ａ ｄ ３ ２ ａ ｅ ｏ ｈ ｖ ｒ ｇ ｅ ｔｔ ａ ｓ ｅ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｏ ｓ ｐ ｔ ． ７ ｎ ． ｓ ｐ ｒ ｔ ｌ． ｅ ａ ａ ｅ ｙ
板翅式换热器波纹翅片传热特性与流阻分析
摘要 ：以 Ｋ ｙ Ｈ ｎ ｏ ａｓ和 ｏｄｎ关于波纹 翅片的试验数据为依 据， 与同 当量直径 的矩形翅 片与矩形开缝 翅片在 同雷诺
数的情况下进行 比较 ， 获得 波纹翅 片与矩形波 ｊ 因子和 ｆ 因子在不 同雷诺数下的倍数关 系。在 Ｒ ＝ ０ ２ ０ ｅ ４ ０～ ００范 围内， 波纹翅片 Ｊ因子是同雷诺数下 矩形波 的 ２～２ ８倍 ， 因子是 同雷诺 数下矩 形 翅片的 ２ ８～４倍。在 Ｒ ＝ ． ｆ ． ｅ ２０ ０ ０～１０ ０范围内， ００ 波纹翅片的传热 因子 ｊ 同雷诺数下矩形开缝翅片 的２— ． 是 ２ ８倍 ， 阻力 因子 ｆ 同雷诺 数下 是
收 稿 日期 ：０ ９１ － ２０ — ２ ２ ９
作者 简介 ： 王先超 （９ １）男 ， １７ ． ， 湖北武汉人 ， 硕士 ， 主要从事 电子散热研究。
ｈ所 板 翅式换 热器 自 ２ ０世 纪 问世 以来 ， 已经 在化 工 、 翅 片的局 部舍伍 德数 Ｓ ， 测 的波纹形 翅片具 有 两个 汽车 、 天各领 域获得 广 泛应 用 。波纹 翅 片作 为 这种 完 整 的波 纹 ， 角为 ２ 。 波纹 间 的距 离为 １６ ｍ 流 航 波 １， ．５ ｍ， 投影 的 ） 片长 度 为 １ ． ｍ 他 翅 ８ ５ ｍ， 紧凑换 热器 的一 种 ， 用 增 加 扰 流 、 化 传 热 面 积 的 动 方 向上 总 的水 平 （ 采 强 有效翅 片 ， 国外 已有研究 ， 中以 Ｋ ｙ 和 Ｈ ｎ ｏ … 们 测量 了舍伍德 数 的局 部 和平 均分 布 ， 确认 了复杂 在 其 ａｓ ｏ ｄｎ 也 的试验最 为全 面 ， 目前还 没有 发 现确 切 给 出波纹 翅 的流动现象 。他们发现 ， 但 由于壁面波纹 引起的换热系 片的试验 关联式 ， 限制 了其 在 工程 上 的应 用 。本 文 以 数 的强 化 ， 低 Ｒ 在 ｅ时 是 小 的 （ Ｒ 在 ｅ：１０ ０ ０时 约 为 Ｋ ｙ 和 Ｈ ｎｏ ａｓ ｏ ｄｎ关 于波 纹 翅 片 的试 验 数 据 为依 据 ， ２ ％ ） 但在 低 紊 流 区 则 是 可观 的 （ Ｒ 综 ５ ， 在 ｅ为 ６０ ０ ０至 ８０ ０ ０时约 为 ２ ０ ） ０ ％ 。强 化 是 由于 Ｇ ｅｔ ｒ涡 系 引起 ｏ ｒｅ ｌ 合 矩形翅 片与矩形 开缝 翅 片计 算公 式 ， 结 出波 纹翅 总
球突翅片的传热流动特性及等效热阻数值分析
低温设备的节能及数值横拟方面的研究．
４ ４
童
加
控制方程为［］ ¨
（ ）连续性方程： １
２１ ０ ２年 第 ４ １卷 第 １期
直接 空冷器单排管换 热器 上，结果 表明：， 当球突个数相
同时 ，错排布置方式优于顺排；Ｒ ＝６０－ ０ ，球突错 ｅ ０ ＂ｌ ０ －５ 排时， 平均换热系数 比平直翅片增加 ３％＇５％， ０ － ５ 阻力系数 － 增加 ５％＇８％， ０ － ５ 同功耗强化换热指数 － １１ ～１ ７ ． ４ ．。 ２ 由于其具 有压降小 ，能够 产生涡流 ，对 流体所产生的周 期性 扰动可 以减薄边 界层 ，强化下游 局部Ｎｕ 的特 点， 数 而被应用于管式换热器的强化换热 。 从 目前对 翅片管换 热器 的研究来看 ，主要是增加流 动阻力的代价来强化传热， 这些翅片在某些程度上可能并 不节 能。而最近提 出的球突翅片它本身能破坏流动边界层 的发展，使得换热得到强化；另外相对于开缝翅片其流线 型比较好，可能在一定程度阻力增加的并不是太多，因此
Ｎｕ ｓ ｌ ｎ ｍｂ ｒ ｆ ｉ ｌ ｄ ｆ Ｓ ６ ２ ％ ～ ３ ．３ ｈ ｇ ｅ ａ ａ ｆ ｌ ｉ ｎ ｓ ｅ ｔ ｕ ｅ ｓ ｄ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ． ｌ ｏ ｉ ２ ９ ５ ％ ｉ ｈ ｒ ｈ ｎ ｔ ｔ ｐ ａｎ ｆ ．ｗｈ ｌ ｉ ｔ ｎ ｆ ｃｏ ｓｏ ｄ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ６ ６ ％ ～ ２ ．４ ｔ ｈ ｏ ｉ ｉ ｆ ｃ ｉ ａ ｔ ｒ ｆ ｉ ｌｄ ｆ ｌ ． ２ ｅｒ ｏ ｉ Ｓ ７ ０ ％
某管式空气预热器流动及传热的CFD数值模拟
为３ ０ ５℃ 。
２ ． １ 几 何 模 型 简化
注ｌ １ Ｊ 。特别是我公 司设计 的燃用 新疆准东地 区有 严重沾 污性 和结渣性能 的煤 种锅 炉 ， 在管式 空气 预热 器尾部 堵灰 现象 严 重， 严重影 响锅炉 的正 常运行 。空 气预 热器 受热 面堵 灰 与烟 气露点 密切相关 。当管 壁温低 于酸露点 时 ， 酸液凝 结 ， 引起灰 垢粘 附 ， 导致加热元件通道堵塞 ， 积灰加 剧腐 蚀。堵灰 还与空 气预热器类 型 、 结构 ， 及 其空气动力场 、 温度 场 ， 吹灰装 置布置 等有关 。以某 电厂 ２ ０ ０ ＭＷ 四角切 圆煤 粉炉 立式 管式 空气 预 热器为研究对 象 ， 根 据其 结构参 数 ， 设计 参 数和 运行参 数 ， 利 用 Ｃ Ｆ Ｄ数值模拟软件对 空气预 热器 内 的湍流 流动 ， 传热 进行 了三维数值模 拟 ， 得 出管式空气 预热器管壁 温度和 速度分 布。 通过 与酸露点 的 比较 ， 能够较为准 确地判 断积灰 的区域 ， 为运 行检修 和优化 整改提供有效依据。
１ 数 学 模 型 和 计 算 方 法 流体 力学 基 本 方 程 组 包 括 连 续 性 方 程 、 运动方 程 、 组 分 质 量守恒方程 、 能量 方程 、 本构 方程 、 状 态 方 程 及 通 用 形 式 守 恒
为计算空预器管子壁温 ， 建立一纵列 空预计管 子模型 ， 见 图１ 。其 中 Ａ为 高温 烟气入 口， Ｄ为烟气 出 口， Ｃ为 冷空气 入
项为扩散项 ， 为 对 应 于 变 量 的扩 散 系 数 ， 末项 Ｓ 。为 函数 的 源项 。各 方 程 在 通 用 方 程 中 的对 应 关 系 ， 见表 １ 。 表１ 通 用 方 程 的对 应 关 系
开缝翅片流动和传热性能的实验研究及数值模拟
Abstract : Air side heat t ransfer and fluid flow characteristics of t wo2row slot ted fin2and2t ube heat t ransfer surface wit h X2t ype st rip arrangement were st udied experimentally and numerically. The heat t ransfer and f rictio n factor correlatio ns were o btained in a wide range of Reynolds number . It is fo und t hat t he slotted fin2and2t ube heat t ransfer surfaces have excellent performance co mpared wit h t he plain plate fin heat t rans2 fer surfaces and t he perfo rmance of X2t ype t wo2side st rip fin surfaces is bet ter t han t hat of o ne2side st rip fin surfaces. By numerical met hod , t he fin efficiency curves fo r X2t ype t wo2side st rip fin surfaces were a2 chieved. Fro m t he viewpoint of field synergy , t he air velocit y and temperat ure fields bet ween t he t wo neighbo ring fin surfaces and t he dist ributio n of local heat t ransfer coefficient and p ressure drop in flow di2 rectio n were analyzed. The result s show t hat t he heat t ransfer enhancement of slot ted fins is caused by t he imp rovement of t he synergy bet ween t he velocit y field and t he temperat ure gradient . Keywords : heat e x chan ger ; st ri p f i n s u r f ace ; heat t rans f er enhancement ; e x peri ment al i nvesti g ation ;
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究苑中显;刘忠秋;吴波【摘要】采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性.模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性.计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加.低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】7页(P476-482)【关键词】翅片管式换热器;数值模拟;高温空气;混合硝酸盐;压力工况【作者】苑中显;刘忠秋;吴波【作者单位】北京工业大学环能学院北京 100124;北京工业大学环能学院北京100124;北京工业大学环能学院北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB657.5;TQ018当前各电厂的发电装机容量与电网容量都是按照最大需求建设，随电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。
2012年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为52.1%[1]，电网负荷利用系数也小于55%[2]。
储能[3]可大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网输电能力。
超临界压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存在储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来，它解决了常规压缩空气储能系统面临的依靠化石燃料、储能密度低、依靠大型储气室、响应速度慢等问题[4]。
在超临界压缩空气过程中，空气的温度会随之升高，这部分热量如何被有效蓄集具有重要的研究意义[5]。
本文设计出一种翅片管式气-液换热器，可把这部分热量储存在熔融盐中[6]。
热式气体流动与传热过程的数值模拟
热式气体流动与传热过程的数值模拟一、引言热式气体流动与传热过程是工程学中的重要研究领域，对于工业生产与能源利用具有重要意义。
传统的流体力学方法往往难以获得精确的数据，而数值模拟技术能够通过计算机数值计算快速准确地模拟热式气体流动与传热过程。
本文将介绍热式气体流动与传热过程的数值模拟方法以及其在实际应用中的一些研究成果。
二、数值模拟方法1. 基本原理热式气体流动与传热过程的数值模拟方法基于流体动力学和传热学的基本原理，通过数学模型和计算机算法求解流场和热场的变化过程。
其中，流体的运动由Navier-Stokes方程描述，传热过程由热传导方程描述。
通过离散化这些方程，可以得到数值解进行模拟和分析。
2. 数值方法数值方法主要包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。
有限差分法将连续方程离散化为差分方程，利用网格求解离散化的差分方程。
有限体积法将流体域划分为多个小控制体积，以体积平均值为基础计算通量和应力。
有限元法则将流体域划分为多个小单元，通过对每个单元的试探函数进行加权平均，利用有限元法求解离散化的方程。
这些数值方法各具优缺点，可根据具体问题选择合适的方法进行模拟。
三、热式气体流动过程的数值模拟1. 燃烧室内部流动燃烧室是一种常见的热式气体流动装置，其内部的流动特性直接影响燃烧效率和排放。
数值模拟可以帮助我们了解燃烧室内的流动规律，从而优化燃烧室设计。
通过数值模拟，可以确定燃烧室的结构参数以及燃烧室内部的温度、速度等变量分布。
这些数据可以为燃烧室的优化设计提供重要参考。
2. 湍流流动的数值模拟湍流是热式气体流动的普遍现象，对于湍流的数值模拟是热式气体流动与传热过程研究中的一个重要课题。
通过数值模拟，可以获取湍流的速度、压力、温度等重要参数。
此外，数值模拟还可以帮助我们研究湍流的发展规律、结构特征以及流动阻力等问题。
通过对湍流流动的数值模拟研究，可以提高热式气体流动过程的效率和稳定性。
四、热式气体传热过程的数值模拟1. 热传导的数值模拟热传导是热式气体传热过程中的基本形式之一，它是指热量从高温区域向低温区域的传递。
波纹翅片的传热与流动特性研究-调研报告
课题:波纹翅片的传热与流动特性研究白玉广热能C082课题简介：高效、紧凑式换热器由于在节省能源与材料方面的优越性受到广泛关注。
板翅式换热器作为其中的一种，已广泛应用于石油化工、能源动力、冶金、制冷等工业领域。
板翅式换热器性能主要取决于翅片表面的传热与流动特性。
波纹翅片是板翅式换热器中常用的一种翅片型式，研究其传热与流动特性是一项十分重要而有意义的研究工作。
课题要求：采用数值模拟的方法研究波纹翅片不同结构参数和操作参数对翅片表面传热与流动特性的影响，获得翅片表面性能关联式。
板翅式换热器是在20世纪问世的, 由于其在节省能源与材料方面的优越性，如今在石油化工、能源动力、冶金、制冷、航天等各领域已经获得了广泛的应用。
波纹翅片是这种紧凑换热器中的一种, 它增加了传热面积和扰流的程度。
波纹翅片对传热的强化机理具体如下：平直翅片的流道是一个连续流道, 其传热性能和流体流动特性与流体在圆管内的传热和流动特性相似。
翅片除了扩大传热面积和支撑作用外, 对于促进流体湍动的效果不大。
而波纹翅片是将平直翅片压制成一定的波形, 当流体流过波形表面的凹面时会形成漩涡。
这种漩涡称为 Goertler漩涡。
当流体流过凹进的波纹形表面时这些漩涡成反方向旋转, 产生一种类似于螺旋形流动的流型。
此外, 在下游壁面的凸面会形成局部的流体脱离现象。
这些现象都能使传热得到强化。
而这个强化程度与那些因素有关，是这篇论文重点要探究的。
根据前期的一些调研和分析已经初步找到了思路和方向。
现做如下阐述：王先超 , 水黎明[1]等人，通过对波纹翅片试验数据的分析, 得出了影响波纹翅片传热因子和摩擦因子的因素, 同时把同雷诺数Re下的波纹翅片与矩形翅片、矩形开缝翅片进行了分析比较, 发现：翅片厚度对波纹翅片的 j和 f值影响较小, 但翅片间距即当量直径对波纹翅片 f值影响较大；雷诺数在 400~ 2000范围内, 波纹翅片的传热因子 j是同雷诺数下矩形翅片的 2~ 28倍之间, 阻力因子 f是同雷诺数下矩形翅片的 28~ 4倍；雷诺数在 2000~ 10000范围内, 波纹翅片的传热因子 j是同雷诺数下矩形翅片的 2~ 28倍之间, 阻力因子 f是同雷诺数下矩形翅片的 35~ 4倍；波纹翅片与矩形开缝翅片的 j 值随雷诺数的变化很小, 两者非常接近。
空气冷却器在航空发动机上的应用及流动传热试验分析技术研究
空气冷却器在航空发动机上的应用及流动传热试验分析技术研究于霄;吕多;李洪莲;姜楠;赵孟;张筱喆;张树林;周建军;王振华【摘要】综合分析了空气冷却器(换热器)在航空发动机上的应用方向,明确指出紧凑高效是航空发动机用空气冷却器的主要技术特点.为实现紧凑高效的设计需求,必须应用有效地流动传热试验方法及分析技术.温度变化和压力损失是衡量空气冷却器的直接技术指标,应用常规测量技术可以获得,同时也需要借助PIV和MRI等先进测试手段开展流动和传热优化设计.在分析技术的研究中发现:热动力曲线和传热有效度分析方法可以更直观地表征空气冷却器的换热性能,有利于工程应用.【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】5页(P34-38)【关键词】空气冷却器;紧凑;高效;流动传热【作者】于霄;吕多;李洪莲;姜楠;赵孟;张筱喆;张树林;周建军;王振华【作者单位】中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015;中国航发沈阳发动机研究所,辽宁沈阳 110015【正文语种】中文【中图分类】TB942工程中将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备称为换热器。
作为工业生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备[1]，换热器在石油化工、能源交通、空调制冷等领域有着非常广泛的应用。
随着现代航空发动机对推重比的不断追求，部件热防护和系统热管理技术对热量交换提出了更高的要求，换热器开始应用于航空发动机中以提高航空发动机的整体性能，换热器的应用对于提高发动机冷却空气品质以及热能的利用率有着重要意义，是高性能航空发动机设计的重要技术基础。
换热器开缝翅片的参数影响分析研究
档案号题目换热器开缝翅片的参数影响分析研究单位姓名摘要：目前市场上常见的7mm 管径开缝翅片（又称桥片），分析其换热的原理，提出物理与数学模型，采用商业软件FLUENT计算其流动及换热特性。
重点针对桥片在不同设计参数下的性能进行了数值研究，分析了横向管间距、纵向管间距、片间距和控制圆等对翅片换热能力的影响，还有入口风速对流动与换热特性的影响，最终提出能够取代目前已有的7mm管径的X型桥片的翅片。
关键词：换热器，开缝翅片（桥片）1.引言管翅式换热器广泛地应用于HVAC&R领域，改进翅片的性能，推出更加节能、节材的紧凑式换热器，有重要的意义。
Wang等[1，2]对18种不同结构的平直翅片空气侧的流动和换热特性进行研究，分析管排数、管径和翅片间距的影响。
间断型翅片是一种被广泛使用的强化表面，通常包括百叶窗翅片和开缝翅片（又称桥片或交错翅片）。
间断型翅片的几何结构可以破坏边界层的发展，并且能让流体混合的更加充分，达到强化换热的目的[3,4]。
Wang等[5]对开缝型、百叶窗型及平直翅片的实验表。
根据场协同原理分析计算，得出换热量随Re数和开缝角度的变化规律。
这些研究成果，为分析现存换热器中存在的问题，找出可进行性能强化的途径，为设计出高性能的换热器提供一定的思路。
本文研究开缝翅片换热器的各项参数——横向管间距、纵向管间距、片间距、翅片开缝高度等的对桥片单元量的换热性能的影响。
计算采用高仿真流体软件FLUENT计算出现已有7mmX 型桥片的压降和换热量，并在此基础上研究考察开缝翅片不同参数下的流动与换热特性，最终设计出取代原有翅片的5mm管径的开缝翅片。
2.与物理数学模型2.1物理模型计算基于冷凝器传热模型，在整个传热过程中，制冷剂在管内放出热量通过管壁导热导给翅片，最终通过空气的对流将热量带走。
制冷剂在管内的传热非常复杂，涉及过热区、两相区和过冷区。
本文主要研究空气侧翅片在不同管径偏移量的传热性能，将管内的热阻固定，即管壁温度取为定值（第一类边界条件），其值取为实验中管壁温度的平均值。
风冷冷水机组冷凝器空气流动的模拟
通用求解方程可表示为：
风冷热泵翅片管空气侧流场的不均匀度对夏 季风侧的冷凝有较大的影响[1-6]。再目前常规的系 统仿真研究中，都是假定风侧的流场均匀，但由于 空气经过冷凝器风侧路径通道的差别，因而导致在 风侧迎面上风速的差异很大， 本文将对 V 型风冷冷 凝器翅片管侧空气流动进行模拟研究。
：58-62 研究与数值模拟，制冷学报[J]，2006，27（5）
[5] 文娟，刘金平，陈军，张宏亮. 风冷冷凝器速度场的数
(4)
作者联系方式 电话：025-83790626 zqchen@
动量 k 方程：
∂k ∂k ∂ = ρ + ρu j ∂t ∂x j ∂x j ⎡⎛ ηl ⎢⎜ ⎜η + σ ⎢ k ⎣⎝ ⎞ ∂k ⎤ ∂u i ⎟ ⎟ ∂x ⎥ + η l ∂x ⎥ j j ⎠ ⎦ ⎛ ∂u i ∂u j ⎜ + ⎜ ∂x ⎝ j ∂xi ⎞ ⎟ − ρε ⎟ ⎠
(5)
2.6
翅片管换热器模型
2.4
边界条件设定
边界条件是在求解区域的边界上所求解的变 量或其一阶导数的变化规律。模拟中的风冷冷凝器 在长度 X 方向上为左右对称，在宽度 Y 方向则前 后对称，因此只模拟实际的 1/4 区域。在 X 方向的 中心面与 Y 方向的中心面设定为对称边界， 对称边 界上法相速度为零，所有变量的法相梯度为零，即 在 X 方 向 对 称 面 上 u=0 ，
图7
(f) 底部间距 15cm
不同结构 V 型风冷冷凝器换热面分段平均风速比较
4
结论
换热器在不同翅片管间夹角与底部距离下空气流 场以及空气翅片管间传热。
本文建立了风冷热泵翅片管换热器空气侧流 动与传热的数学模型， 模拟分析了 V 型风冷翅片管
可变热源波纹翅片换热器流动传热特性数值研究
可变热源波纹翅片换热器流动传热特性数值研究
金利强
【期刊名称】《中国科技信息》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】随着科技的进步与发展,现代家居产品的体感舒适性和健康性受到用户越来越多地关注。
传统的灯暖换热器由于灯泡辐射区域小,所带强光对儿童眼睛可能存在辐射伤害,因此家庭浴室较多地从使用灯暖换热器转变为使用舒适性和安全性更好的暖风换热器。
而暖风换热器则基本由PTC(Positive Temperature Coefficient)即正温度系数材料来充当加热元件。
【总页数】5页(P98-102)
【作者】金利强
【作者单位】中国航空工业集团公司中国飞行试验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ0
【相关文献】
1.板翅式换热器波纹翅片传热特性与流阻分析
2.典型波纹翅片单元流动与传热特性的数值研究
3.开缝翅片换热器三维流动传热特性数值研究
4.平直-波纹翅片椭圆管外空气流动与传热特性的数值研究
5.波纹翅片传热与流动特性数值仿真分析
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增压空冷器用开缝翅片的结构优化设计
型 ） 对 ３种 开缝翅 片的流动 和换 热特性进 行 了数 值模拟 。 ． 模拟 结果 与 实验 结果吻合得 很好． 拟结 模 果表 明 ， 优化后 的 Ｘ 圆弧 型开缝翅 片的场 协 同性 、 换热性 能 均优 于前 两种翅 片． 新翅 片在 考虑 了阻 力因素后 的综合换 热性 能较 圆弧 型开缝 翅片提 高了 ７ ～１ ， Ｘ型 开缝翅 片提 高 了 ３ ～９／ ５ 较 ． ９ ６
关键 词 ：开缝 翅 片 ； 粒子 图像 测速 ； 红外 热成像 ； 数值模 拟 ； 场协 同
中图分类号 ：Ｔ ２ 文献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ： ２ ３９ ７ ２ ０ ） １１ ５ —５ Ｋ１ ４ ０ ５ —８ Ｘ（０ ８ １ —３ ６０
Ｃｏ ｆｇ ｒ ｔｏ ｔｍ ｉａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉｎ ｆ ｒＳ ｏ ｔ ｄ Ｆｉ Ｓ ｒ ａ ｅ ｎ ｎ ｉ ｕ ａ ｉｎ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓｇ ｏ ｌ ｔｅ ｎ ｕ ｆ ｃ ｓｉ Ｐｒ ｓｕ ｉｅ ｒＣｏ ｌｒ ｅ ｓ ｒｚ ｄ Ａｉ ｏ ｅ
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空气换热器加热工况动态数学模型及仿真
１ 输 入 表 ｝ 争 器 结 构 参 数 Ｉ 空 气 和 水 的 初 参 数ｉ
ｌ ｌ 计 算 袭 令 器 、 空 气 和 水 所 需 备 参 数 ｌ
将糟 令 器 备空气流动 方向按排 蜘Ｊ 分 成菪 干控 制ｔ
ｌ
Ｉ １ 隈 设 出 口 水 的 温 度卜 — — 一
以上方 程 中有些参数还 没 能确 定 ， 可通过 以下方 法确定空气侧 的换热系数 ， 水侧 的换热系数 。 １ ） 空气侧换热 系数
为 了便 于数学模型的建立和推导 ， 作如下假设 ： １ ） 干空 气和空气 中的水 蒸气都看 成为理想气 体 ， 并忽略流体密度与热容的变化 。 ２ ） 管 内流体温度 只沿 管长 变化 ， 沿半径方 向 的温
时， 迭 代结 束 ， 取 空气换 热 器第 一排 管 的 出 口温度 的
平均值作为空气换热器冷水的 出口温度 。对于空气侧 划分 ， 将空 气换热器 盘管按照 空气 换热器 排数划 分为 Ⅳ个微元段 ，空气 侧第一排管各微元段人 口空气 的温 湿度 即为空气换热器 人 口空 气的温湿度 ， 后一排 管各
乎所有可能遇 到的动力 学系统。Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ的仿 真过程
是求解微分方程 的过程 。
２ ． １ 建立 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 仿 真 模 块
根据前文建立 的物理和数学模 型 ， 在 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中 建立空气换热器仿真模型 。图 ３为空气 换热器仿真模
将 上述 参数 输 入到空 气换 热器 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ加 热工
况仿 真模 块 中 ， 对其 动态 特性进 行 动态模 拟 ， 并 由实
拟程序框图 ， 该程序封装后 的模块 如图 ４所示 。
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Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｔＴｒ ｎｓｅ ｎ ｕｉ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌｔｏ ｎ Ｈ ａ ａ ｆｒ ａ ｄ Ｆｌ ｄ Ｆｌ ｗ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｏ ｒ Ｃｏ ｌｒ ｗｉｈ Ｓ ｒｐ Ｆｉ ｏ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＡｉ ｏ ｅ ｔ ｔｉ ｎ
通过建立管翅结构的局部模型 ， 用标准 ， 利 ｃ — 湍流方程 ， 研究 了温度 、 速度等在翅片附近 的分布 ， 并对比 了平直翅片和开
缝翅片的模拟 结果 。结果显示： 开缝翅片对空气流动有较大扰动作用 ， 开缝 结构 附近 出现 了大量 涡流 ， 在 强化 了空气和
冷 却 水 之 间 的传 热 过 程 。在 同样 条 件 下 ， 缝 翅 片 空气 侧 换 热 系数 比平 直 翅 片 大 ８ ， 开 缝 翅 片 的压 力 降 比平 直翅 片 开 ％ 而
５ ｆｎａ ｌ ｎ ｎｏ ｉ ｃｍ ｒ ｓｒ ｉ Ｆ ｆ ａｅ Ｌ Ｅ ．Ｔ ｒｕｈｂ ｉ ｉｇｍ ｄｌ ｆ ａｔ ｔ ｃ ｒ ｏ ｎａｄ ｉ ｎ ｐａ ｆ ｒ ｏ ｐｅ ｏ ｔ Ｃ Ｄ ｓ ｔ ｒ Ｆ Ｕ ＮＴ ｈｏ ｇ ｕｌ ｎ ｏ ｅ ｏ ｒ ｓ ｕｔ ｅ ｆ ｎ 却 ｄ ｉ ｉ ｆａ ｓ ｗｈ ｏｗ ｄ ｐ ｒ ｕ ｆ ｉ
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第２ ８卷 第 ５期
２１ ０ ０年 １ Ｏ月
ห้องสมุดไป่ตู้轻 Ｉ 机 械
Ｌｉ ｈｔ ｄ ｇ ｌ Ｍ ａ ／ ｅ Ｆ ｃ￣ ｘ
Ｖ １２ ． ｏ ． ８ Ｎｏ ５
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［ 研究 ・ 设计］
Ｄ Ｉ ０３６／ ｉｎ１ ５ ８ ．０ ． ． ８ Ｏ ： ． ９ｊ ｓ ． ０— ９ ２１ ０ ０ １ ９ ．ｓ ０ ２ ５ ０ ５ ０
Ｓ Ｎ Ｊａ ｍｉ Ｌ ｈ— ｎ ， ＨＵ Ｃ ｅ ｇｈ ｉ ＨＥ ｉ— ｎ， Ｕ Ｚ ｉ ｍｉｇ Ｚ ｈ ｎ — ｕ
（ ｏｅｅｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇＺ ｅａｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃｎｌ ｙＨａｇｈｕ３ ０ １ ，ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃａｉ ｇ ｅ ｎ ，ｈｊ ｎ ｎ ｅｓｙ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎｚｏ ，１０ ４ Ｃ ｉａ ｌ ａＥ ｎ ｉ ｉ ｖ ｉ ｏ
ｔａ ｌｎｆ ａｃｒｉ ｌ． Ｃ ， ｆ． ａ．３ｒｆ］ ｈｎｐａ ｎＳ ｃｏｄ ｇ ［ ｈ６ｉ １ｔ １ ｅ． ｉｉ ｎｙ ｇ ｂ
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也 相 应 增 大 。 图 ６表 １ １ 参 ３
关
键
词 ： 热 学 ； 却 器 ； 值 模 拟 ； 动 特性 ； 传 冷 数 流 开缝 翅 片
文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５２９ （０ ０ ０ － ２ － １０ －８ ５ ２ １ ）５０ ８０ ０ ４
中 图分 类 号 ：Ｋ ２ ；Ｑ ５ ． Ｔ １４ Ｔ ０ １５
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窒气冷却器 缝勉 传 热与流动特性 数 值 模 拟 研 窕
沈佳敏 ，卢志明 ， 朱成辉
（ 浙江 工业大 学 机 械工程 学 院，浙 江 杭 州 ３ ０ １ ） １０ ４
摘 要 ： 采用 Ｃ Ｄ软件 Ｆ Ｕ Ｎ 文章 Ｆ Ｌ Ｅ Ｔ对 空压机中间冷却器 用开缝翅 片和平直翅片 的流 动和传热进行 了三维数值模拟 。
ｔ ｒ ｕ ｅ ｃ ，ｎ ａ ｙ ｓ ｉ ｔ ｃｕ ｅ ａ ｐ ａ ｅ ｏｔｘ ｆ ｗ，ｅ ｈ ｎ ｅ ｅｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ａｒａ ｄ Ｃ ｏｉ ｇ ｗ ｔｒ ｎ ｕ ｂ ｌ ｎ ｅ ｅ ｒｂ ｔ ｐ ｓ ｕ ｔ ｒ ｐ ｅ ｒ ｄ ｖ ｒ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ｎ ａ ｃ ｄ ｔ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｅｗ ｅ ｉ ｎ ｏ ｌ ａｅ ．Ｉ ｈ ｎ