低雷诺数下板翅式换热器如何实现湍流,及其对性能的影响
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。
低雷诺数下低压涡轮叶片振动对分离及转捩的影响机制
低雷诺数下低压涡轮叶片振动对分离及转捩的影响机制说到低压涡轮叶片的振动，这个话题听起来好像挺高大上的，但其实也没那么复杂，稍微聊聊就能明白。
你想啊，涡轮叶片在发动机里好像“煎饼摊”上的锅铲一样，一天到晚都得跟气流斗智斗勇。
不过，这锅铲不只是转得飞快，关键是它在转的过程中，还要忍受气流、压力的摆布，甚至还会自己动起来，振动个不停。
哎，这一动，气流的状态就跟着变了，产生的效果就跟你在厨房里翻煎饼一样，锅里的油溅得到处都是。
别小看这些振动，它们可是能影响气流的分离和转捩过程，严重了会让整个涡轮的效率大打折扣。
先说说什么是低雷诺数。
低雷诺数就像是开车在滑雪场上行驶，气流流动得慢，空气像“粘糊糊”的一样不太愿意跟涡轮叶片“打交道”。
在这种情况下，涡轮叶片的振动就像是给气流“加了把火”。
气流没那么流畅，容易在叶片表面分离，就像下雨天车轮打滑，啥也不想转，突然失去抓地力。
那时候，气流不再平稳流动，涡流开始形成，气流急转弯的地方，气压低得让人心慌。
叶片上的振动让这一切变得更为复杂，它好像在挑战自然规律，让本来就不稳定的气流更加捉摸不定。
再说说转捩，别误会，这可不是转捩的“转折点”，而是指气流的“变脸”。
在涡轮叶片表面，气流在正常情况下就像流水一样流动得有条有理，啥事也没有。
但当你加上振动，气流就像突如其来的“暗流”，一不留神就会出现转捩现象。
转捩就像是小溪突然变成急流，之前的平稳流动突然间变得非常混乱。
这个变化可不小，一旦发生了转捩，气流就不再那么容易跟着叶片走了，分离就成了常态。
这样一来，涡轮的效率就会下降，就好像你在堵车的时候，踩油门再怎么使劲也就是原地打转，根本没法前进。
振动的来源其实挺简单，就是叶片受到气流的力作用后，自己就开始晃动。
这个晃动并不是随便的，它是有节奏的，就像是音乐里的节拍，一直在保持一定的频率。
可是，气流的反应并不是一成不变的。
气流的波动恰好和叶片的振动频率产生共振，形成一种叫做“涡激振动”的现象。
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。
翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展_实验研究.
科技报道翅片管式换热器换热与压降特性的实验研究进展———实验研究Ξ刘建魏文建丁国良张春路(上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200030摘要概述目前国内外空调制冷行业中普遍采用的几种不同翅片类型(平直翅片、波纹形、条缝形翅片、百叶窗形翅片的换热特性和压降特性的实验研究进展,通过对这几种翅片类型换热及压降特性的介绍和分析,提出了翅片管式换热器研究中的一些不足。
关键词工程热物理;翅片管;综述;换热;压降Development of Study on Heat Transfer and Friction Characteristicsof Fin-and-Tube Heat Exchanger-Experimental StudyLiu Jian☆,Wei Wenjian,Ding Guoliang and Zhang☆Shanghai Jiao tong University,ChinaAbstract This paper reviews the recent development of the study on heat transfer and friction characteristics of fin-and-tube exchangers with different fin surface s.The fin surface type s involve in plain fin surface,corrugated fin sur2 face,silt fin surface,and louver fin surface.By stating and analyzing the heat transfer and friction characteristics with different fin surface s the feature and application with special fin surface are de scribed and the methods of improvement are sugge sted.K eywords engineering thermophysics;fin-and-tube;review;heat transfer;pre ssure drop1引言翅片管式换热器是一种在制冷、空调、化工等工业领域广泛采用的一种换热器形式。
低Re下板式换热器性能的实验研究及热力学分析
第6卷第1期2007年3月热科学与技术Journa l of Therma l Sc ience and TechnologyV o l .6N o.1M ar .2007文章编号:167128097(2007)0120038207收稿日期:2006207217; 修回日期:2006212228.作者简介:马学虎(19652),男,教授,博士,博士生导师,主要从事相变传热及其强化、低品位热能利用和海水淡化的研究.低R e 下板式换热器性能的实验研究及热力学分析马学虎1, 林 乐1, 兰 忠1,于庆杰1, 于春健1, 白 涛1, 林 英2(1.大连理工大学化学工程研究所,辽宁大连 116012;2.中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司技术发展处,辽宁大连 116032)摘要:实验测定了两种不同板式换热器在低R e 条件下(200<R e <1300)的传热性能及阻力特性。
根据实验数据分别从板片波纹的倾斜角、间距、高度等三方面对板式换热器的传热、阻力影响进行理论分析,在低R e 下,从对传热效果影响程度来看,波纹的间距要大于波纹的倾斜角、波纹高度;而对压降的影响,波纹的间距要小于波纹的倾斜角、波纹高度。
根据实验数据回归了相应板片传热系数、阻力系数的经验关联式,计算值与实。
并对板式换热器进行了热力学分析。
为板式换热器在小流量、低流阻情况下的工业应用提供板型设计、流程设计的理论依据。
关键词:板式换热器;低雷诺数;低流动阻力;热力学分析中图分类号:T K124文献标识码:A0 引 言板式换热器自19世纪面世以来,经过一百多年的发展,已广泛应用于石油、化工、食品、冶金、机械、制冷等行业,尤其在低品位能量的回收与利用中,更显示了它的优越性。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点,流体沿着板间狭小通道流动,其速度大小方向不断改变,形成强烈的湍流,从而破坏边界层,减少液膜热阻,因此,它与常规的管壳式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出很多[1]。
高速列车用板翅式换热器波纹翅片通道传热特性研究
摘要由于高速列车发展迅猛，使得高速列车冷却技术受到广泛关注，而板翅式换热器以换热效率高、结构紧凑、轻巧等优势受到青睐，论文以一种板翅式换热器的波纹通道为对象，用数值方法研究了波纹翅片通道的传热和流动特性，并将波纹翅片通道结果与平直翅片通道进行对比。
在雷诺数等于300-2200范围内，还考察了波纹翅片通道几何参数（波纹振幅，波纹波长，翅片高度，翅片宽度）对通道传热和流动的影响。
论文主要研究结果如下。
在论文研究范围内，随着雷诺数的增大，波纹翅片通道的平均努塞尔数增大，而阻力系数却减小；平直翅片通道的变化趋势与波纹翅片的相同；且波纹翅片通道的平均努塞尔数和阻力因子均明显高于平直翅片通道。
当波纹振幅增大，其他几何参数不变时发现，波纹振幅越大，平均努塞尔数越大，同时阻力因子也越大；当波纹波长减小，其他几何参数不变时发现，波纹波长越小，平均努塞尔数越大，阻力因子也越大；当改变翅片宽度，其他几何参数不变时发现，翅片宽度对阻力因子的影响甚微，当雷诺数小于800时，翅片宽度越小，平均努塞尔数越大，当雷诺数大于800时，翅片宽度越大，平均努塞尔数越大；当改变翅片高度，其他几何参数不变时发现，翅片高度越大，平均努塞尔数越大，阻力因子也越大。
以翅片高度为例，采用等泵功条件下换热因子作为评价指标时发现，评价因子随着雷诺数的增加而增大，而且出现了大于1的情况，这说明波纹翅片通道换热能力优于平直翅片通道，实现了强化传热。
在相同的结构参数下，几何参数对二次流强度的影响与平均努塞尔数的变化趋势相同。
随着雷诺数的增加，二次流逐渐强度增加，且波纹翅片通道的二次流强度明显高于平直翅片通道的二次流强度。
这表明波纹翅片通道的强化传热是由二次流产生的。
关键词：数值模拟；板翅式换热器；波纹翅片；参数影响论文类型：应用研究AbstractDue to the rapid development of high-speed trains,its cooling technology has been widely concerned,and the plate-fin heat exchangers are favored by the advantages of high heat exchange efficiency,compact structure and light weight.This paper takes the channel formed by wavy fins of a plate-fin heat exchangers as an object.The heat transfer and flow characteristics in the wavy fin channel were compared to them in the channel formed by the plains fins.In the range of Reynolds number from300to2200,the effects of wavy fin geometry(wave amplitude,wave wavelength,fin height,fin width)on heat transfer and flow of wavy fin channel are studied.The following conclusions are obtained.With the increase of Reynolds number,the average Nusselt number of wavy fin channel increases,while the drag coefficient decreases,the trend of plain fin channel is the same as that of wavy fin channel;and the average value of both the Nusselt number and the drag factor of wavy fin channel are significantly higher than that of the plain fin channel.When the wave amplitude increases and other geometric parameters are constant,it is found that the larger the wave amplitude is,the larger the average Nusselt number is,and the larger the resistance factor is.When the wave wavelength is reduced and other geometric parameters are unchanged,it is founded that the smaller the average Nusselt number,the larger the drag factor;When the wave amplitude increases and other geometric parameters are constant，it is found that the fin width has little effect on the drag factor，when Re<800,the smaller the fin width,the larger the average Nusselt number,Re>800,the larger the fin width,the larger the average Nusselt number;when changing the fin height,other geometry parameters are constant,it is found that the larger the fin height,the larger the average Nusselt number and the larger the drag factor.Taking the fin height as an example,when the heat transfer factor is used as the evaluation index under the condition of equal pumping power,it is found that the evaluation factor increases with the increase of the Reynolds number,and there is a case of more than1,which indicates the heat exchange capacity of the wavy fin is better than that of plain fin for enhanced heat transfer.Under the same structural parameters,the influence of geometric parameters on the secondary flow intensity is the same as the average Nusselt number.As the Reynolds number increases,the secondary flow gradually increases in strength,and the secondary flow intensity of the corrugated fins is significantly higher than the secondary flow intensity of the flat fins. This shows that the heat transfer enhancement in the wavy fin channel is caused by the secondary flow.Key Words:Numerical simulation;plate-fin heat exchanger;wavy fin;parameter influence目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1高速列车 (1)1.1.1动车组牵引方式及特点 (1)1.1.2动车组冷却系统 (2)1.2板翅式换热器 (3)1.2.1板翅式换热器结构 (3)1.2.2翅片结构形式 (4)1.2.3国外发展现状 (5)1.2.4国内发展现状 (8)1.3本论文的主要任务 (10)2波纹通道板翅式换热器的物理模型 (11)2.1模型结构 (11)2.2模型的几何参数 (11)2.3数值模拟及边界条件描述 (12)2.3.1模型的数学描述 (12)2.3.2初始条件和边界条件 (15)2.4传热及流动参数定义 (16)3数值模拟 (18)3.1适体坐标的转换 (18)3.2控制方程和边界条件的离散化 (21)3.2.1离散化 (21)3.2.2控制方程的离散 (22)3.2.3边界条件的离散 (24)3.2.4计算平面上的离散 (26)3.3求解Navier-Stokes方程的压力修正方法 (28)3.3.1速度修正值的计算公式 (28)3.3.2求解压力修正值的代数方程 (29)3.3.3SIMPLE算法的计算步骤 (30)3.3.4流场迭代收敛的依据 (30)4网格划分及独立性检验 (32)4.1编程划分通道网格 (32)4.2网格独立性校核 (33)4.3数值方法的验证 (34)5数值结果与云图分析 (36)5.1温度场分布 (36)5.2局部努塞尔数和横向平均努塞尔数 (36)5.3流线图分布 (38)5.4强化传热效果 (39)6数值结果与分析 (40)6.1几何参数对换热性能的影响 (40)6.2波纹通道波长W的影响 (40)6.3波纹通道振幅A的影响 (41)6.4通道高度H的影响 (42)6.5通道宽度L的影响 (44)6.6二次流 (45)6.6.1二次流定义 (45)6.6.2结构参数对二次流的影响 (46)6.6.3几何参数与努塞尔数、阻力系数和二次流强度的关联式 (47)结论 (51)致谢 (52)参考文献 (53)攻读学位期间研究成果 (55)1绪论1.1高速列车当下，科学技术处于巅峰时期，最为突出的科技之一就包括铁路技术，铁路发展迅猛，从早些年代的蒸汽机车，到燃气轮车，再到当今时代的高铁，经历了两百多年的发展历史，给人类出行方式带来了巨大的改变，使人们出行愈加简单、快捷。
板翅式换热器的设计
板翅式换热器的设计首先，板翅式换热器的设计需要考虑两个主要的热传导路径，即热液体与板翅之间的传热和板翅与气体之间的传热。
对于前者，需要选择合适的液体流体以及流动状态。
液体的选择通常基于其传导热量和冷凝特性。
在液体流动的过程中，热液体通过流道与板翅接触，从而实现传热。
因此，流道的设计是关键之一，需要考虑流体的密度、黏度、热传导系数等因素，以提高传热效率。
另一个热传导路径是板翅与气体之间的传热。
在板翅式换热器中，气体通过孔道流过板翅，将热量传递给板翅，而后者再将热量传递给液体流体。
因此，板翅的设计至关重要。
首先，需要确定合适的板翅材料，通常选用导热性能良好的金属材料，比如铝合金。
其次，需要确定板翅的厚度和形状，以提高气体与板翅之间的接触面积，从而增加传热效率。
另外，板翅的间距也是一个重要的参数，如果间距太小，会导致流体阻力增加，影响流体的流动性能；如果间距太大，则会降低传热效率。
因此，在设计中需要在传热效率和流体阻力之间做一个平衡。
此外，板翅式换热器的结构设计也需要考虑。
为了提高强度和稳定性，通常采用翅片与平板的堆叠结构，并通过焊接、铆接或者搭扣固定翅片。
此外，还需要保证板翅与流体之间的密封性。
常见的密封方式有水封、胶封等。
在板翅式换热器的设计中，还需要考虑其他一些因素，比如降低腐蚀、优化流路、减小结焦等。
综上所述，板翅式换热器的设计需要兼顾多个因素，包括流体特性、传热效率、结构强度等。
通过合理地选择液体流体、设计板翅形状和间距、选择合适的板翅材料、优化结构设计等措施，可以有效提高板翅式换热器的传热效率和工作稳定性。
浅谈翅片式冷凝器流路设计对空调能效的影响
浅谈翅片式冷凝器流路设计对空调能效的影响摘要：室外换热器（冷凝器）流路的设计对家用空调器的能效比（EER）和性能系统（CPP）有很大影响。
实验室测试结果表明，合理的流路设计对EER和COP的提高是值得重视的。
关键词：冷凝器；流路设计；能效比（EER）引言2006年3月14日，十届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要的决议，规划纲要中提出了两个约束指标：节能20%、减排10%。
空调节能对节能目标的实现意义重大，而且在国家《节能中长期专项规划》中明确提出：“主要耗能设备能效指标：2010年新增主要耗能设备能源效率达到或接近国际先进水平，部分汽车、电动机、家用电器达到国际领先水平”。
所以在此背景下，2010年6月1日国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会发布新《房间空气调节器能效国家标准》，将2005年原有空调能效的5个等级提升为3个等级。
具体对比如下：表1为空调器能源效率等级指标由表1可以看出，国家大幅度提高空调最低能效限定值，要求低于此限定值的空调器，不允许制造生产成家出厂销售。
为了对应这个标准的执行，许多空调制造厂家修改研发制造标准与生产工艺，并进行了大量的实验测试与研发工作。
本文就其中关于室外换热器流路设计对能效比的影响的实验进行理论分析，并得出有指导性的结论。
家用空调器的室外机换热器均为铜管肋片式换热器，冷媒在换热器铜管中流动，通过机械胀管的方法将连续肋片平行套在铜管外壁以增加换热面积。
根据空调器的结构尺寸和换热负荷大小，换热器为单排或多排，冷媒的流路也可单路或多路。
为了增大空调器室外换热器换热性能，一般做法是强化增大换热器的面积以及增大流动空气与冷媒的温差。
目前，在制冷设备制造行业，很多空调器制造厂都已经使用各种形式的开缝肋片和内螺纹铜管材料，增大换热器的换热面积。
要增加冷却空气与冷媒的温差，最为实用有效的办法是靠改变换热器中冷媒的流路，再结合冷却空气的流向来提高换热器换热性能。
板翅式换热器翅片表面传热与阻力特性性能分析一
板翅式换热器翅片表面传热与阻力特性性能分析一【关键词】翅片,传热,板翅式换热器【论文摘要】板翅式换热器作为一种高效新型紧凑式换热器，其传热主要是依靠其重要的单元部件翅片来完成,其换热能力是由翅片的扩展面大小和翅片对流体的扰动能力来决定。
本文通过对四川川空换热器有限公司生产的翅片利用稳定态的测试方法进行传热因子和摩擦因子的测试，得到Re~j, Re~f,的关系图，为板翅式换热器工程设计提供可靠的设计数据。
一、引言:板翅式换热器作为一种新型高效换热设备，由于其具有结构紧凑、传热效率高、轻巧牢固、适应性强、经济性好等特点，目前在我国已广泛应用于低温法空气分离、天然气液化、石油化工、车辆工程、核工程、以及电子设备、微尺度设备工程等领域。
与传统的管壳式换热器相比，其传热效率高20%~30%，成本可以降低50%。
高效换热型面及其测试技术一直以来都是热力工作者的主要研究方向之一。
本文采用由华中科技大学能源与动力工程学院热科学与工程技术中心为四川川空换热器有限公司设计开发的低速吸风式传热实验风洞及数据采集处理系统，对四川川空换热器有限公司生产的各种翅片进行了传热因子、摩擦因子测试，为板翅式换热器工程设计提供可靠的设计数据。
二、工程背景及换热表面的传热性能测试方法简介：在王松汉老师主编的《板翅式换热器》一书中，曾重点指出：“在对板翅式换热器进行设计时，不仅应当根据翅片形式、翅片参数、而且要根据制造厂提供的雷诺准数Re与传热因子j，雷诺准数Re与摩擦因子f的关系图，查得j和f的值，进行传热和流体阻力计算。
虽然翅片的形式和参数都相同，但是由于不同工厂生产的翅片，加工方法和制造精度不同，翅片的毛刺、切开、翅片的变形情况也不同，都会引起j，f值的较大变化。
因此工厂生产的板翅式换热器，都应当根据该厂提供的Re与j，Re与f的关系图进行换热器设计，否则将会引起误差。
”有关板翅式表面性能数据最早由美国Norris R.H.进行研究，继则有美国Kay W . Y.与London A.L.为首的Stanford大学研究小组进行了广泛、系统地试验研究，并将56种规格板翅表面的性能数据汇聚于《Compact Heat Exchangers 》中。
低雷诺数翼型的气动外形优化设计
低雷诺数翼型的气动外形优化设计陈学孔;郭正;易凡;王瑞波;刘光远;李泓兴【摘要】Aerodynamic optimization and design of airfoils with low Reynolds number was introduced in this paper.Objective setting for the optimization and its feasibility were analyzed.Parameterizing quality of the series of Hicks-Henne shape functions and the parsec method were studied.Based on the consideration of power factor maximum,improved Hicks-Henne shape functions were selected as parametric method.Krig-ing surrogate model and genetic algorithm were adopted in the optimization and design system.Further-more,multi-point optimization method which is used to optimize conventional airfoils with high Reynolds number was extended to the case of airfoils with low Reynolds number.Four multi-point optimization cases set with different weighted coefficients in two different velocity design fields were calculated,with one veloci-ty field spanned as long as 15m/bined with single-point optimization study,the final results verified that multi-point optimization was more suitable for aerodynamic shape optimization for low Reynolds number airfoils.One of the multi-point optimized airfoils achieved the expected value of power factor increased by 29.54% and the variance of moment coefficient reduced by 27.79%.It’s conducive t o flight endurance and the stability improved for engineering demand.%对翼型参数化方法 Parsec 和Hicks-Henne 型函数系列方法，进行了低雷诺数翼型的参数化描述研究。
板翅式换热器原理
板翅式换热器原理板翅式换热器是一种常见的换热设备，它利用板翅的结构来实现高效的换热。
板翅式换热器广泛应用于化工、石油、电力、冶金等领域，具有换热效率高、结构紧凑、占地面积小等优点。
下面我们将详细介绍板翅式换热器的原理。
首先，板翅式换热器的结构特点决定了它的换热原理。
它由一系列平行排列的金属板组成，每两块板之间夹有一片金属翅片。
这些板和翅片构成了许多狭窄的通道，流体在这些通道中流动，实现换热。
由于板翅式换热器的结构紧凑，流体在通道中的流动路径较短，因此换热效率高。
其次，板翅式换热器的换热原理是通过对流和传热来实现的。
当热流体和冷流体分别在板翅式换热器的两侧流动时，它们之间会发生热量的传递。
热流体在板翅式换热器的通道中流动，热量通过金属板和翅片传递给冷流体，从而实现换热。
由于板翅式换热器的结构设计合理，使得热流体和冷流体之间的传热效果得到最大程度的提高。
另外，板翅式换热器的原理还涉及到翅片的设计。
翅片的形状和排列方式会影响换热器的换热效果。
通常情况下，翅片的形状会选择波纹状或鳍片状，以增加板翅式换热器的换热面积。
同时，合理的翅片排列方式可以改善流体的流动状态，增强对流换热效果。
这些设计都是为了提高板翅式换热器的换热效率。
最后，板翅式换热器的原理还与流体的流动状态有关。
流体在板翅式换热器中的流动状态会影响换热效果。
通常情况下，流体的流动越均匀，换热效果就越好。
因此，在设计和使用板翅式换热器时，需要考虑流体的流动状态，采取措施来优化流体的流动，以提高换热效率。
综上所述，板翅式换热器的原理是通过对流和传热来实现的，其结构特点、翅片设计和流体流动状态都对换热效果有着重要影响。
了解板翅式换热器的原理有助于我们更好地应用和维护这一换热设备，从而发挥其最大的换热效率。
低雷诺数下湍流流动特性的数值模拟与分析
低雷诺数下湍流流动特性的数值模拟与分析湍流流动是一种非常常见且复杂的流动形式，在许多工程和自然现象中都广泛存在。
要准确地预测和理解湍流流动的行为，数值模拟成为一种重要的工具。
低雷诺数下湍流流动是指雷诺数比较小的条件下的湍流流动，这种情况下流体的惯性效应较小，粘性效应较为显著。
为了进行低雷诺数下湍流流动的数值模拟与分析，我们首先需要确定适合的数值方法和数值模型。
对于湍流流动，常见的数值方法有直接数值模拟（DNS）、大涡模拟（LES）和雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）等。
在低雷诺数下，直接数值模拟是可行的，因为湍流的时间和空间尺度都可以在计算范围内详细地解析。
直接数值模拟适用于小尺度问题，但计算成本较高。
另一种方法是大涡模拟，通过模拟和解析大尺度涡旋的运动，较小尺度的湍流结构可通过子网格模型估计。
而雷诺平均纳维-斯托克斯方程则通过对湍流场进行平均处理来降低计算成本，但模型的准确性可能会受到影响。
在数值模拟时，我们需要选择合适的数值网格，以确保计算结果的准确性和稳定性。
一般来说，较小尺度的湍流结构需要更细的网格进行模拟，以充分捕捉湍流的细节。
在低雷诺数下，流场的影响范围相对较小，可以使用结构化网格或非结构化网格，具体选择要根据具体问题而定。
另外，数值模拟过程中还需要考虑湍流模型的选择。
湍流模型是描述湍流流动中的粘性损失和湍流的传输特性的数学模型。
常见的湍流模型有充分发展的k-ε模型、k-ω模型和雷诺应力输运模型等。
对于低雷诺数下的湍流流动，应特别注意选择适合较低雷诺数下流动的湍流模型，以准确描述其中的复杂性。
在进行数值模拟时，我们需要设定适当的边界条件和初始条件。
边界条件是指在流场的边界上给定的速度、压力和温度等参数，初始条件是指在初始时刻给定的流场状态。
边界条件和初始条件的设定应基于实际问题，并尽可能准确地反映真实流动情况。
完成数值模拟后，我们需要对模拟结果进行分析。
可以从时间和空间尺度、速度和压力分布、湍流能量谱等方面对湍流流动进行分析。
低雷诺数下翼型分离流动抽吸控制优化
低雷诺数下翼型分离流动抽吸控制优化张旺龙;谭俊杰;陈志华;任登凤【摘要】In order to obtain the optimal set of suction parameters for different objectives,an optimization method is developed to solve single-objective and multi-objective problems,by com-bining RBF neural network and genetic algorithm.Considering the separation flow over a NACA0012 airfoil surface,some local porous suction regions are mounted on the upper surface. RBF neural network is used as the surrogate model to substitute CFD computation,so as to reduce the amount of computation.The corresponding single-objective and Pareto multi-objective optimizations are performed using genetic algorithm.The optimization results show that the present optimization method has satisfactory convergence and accuracy.The maximum increase in lift-to-drag ratios up to 2.4 times is achieved after performing single-objective optimization of maximum lift-to-drag ratio.The uniform distributing and satisfied Pareto front is gained by Pare-to multi-objectiveoptimization,which provides a selective database with effective solutions.As long as the suction angle,hole diameter and hole spacing are reasonable,only smaller suction coefficient is required to get significant lift enhancement,and keep a high FOM value,so that the entire control system maintains a high level of energy efficiency ratio.%为了获得不同目标下最优抽吸控制参数，开展了分离流动抽吸控制优化研究，基于RBF 神经网络与遗传算法，发展了求解单目标和 Pareto 多目标问题的优化平台。
低雷诺数流体力学的理论与应用
低雷诺数流体力学的理论与应用引言低雷诺数流体力学是研究低速流体运动的一门学科，主要关注流体的微观运动规律以及相关的宏观现象。
低雷诺数流体体系相较于高雷诺数的体系，具有流动较为缓慢、粘性效应较为明显的特点。
在很多工程和科学领域，低雷诺数流体力学都有着重要的理论和应用价值。
本文将系统介绍低雷诺数流体力学的理论基础，包括低雷诺数流体运动的基本方程、物理模型和常用的数值模拟方法。
随后，还将重点讨论低雷诺数流体力学在实际工程和科学研究中的应用，包括微流控技术、纳米颗粒悬浮液的流体力学行为等方面。
低雷诺数流体力学基本方程低雷诺数流体力学的基本方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。
对于不可压缩流体而言，连续性方程可以简化为质量守恒方程，动量方程可以用Navier-Stokes方程来描述。
在低雷诺数流体力学中，粘性效应十分显著，通常需要考虑湍流的影响。
对于低雷诺数流体力学而言，常用的简化模型包括斯托克斯方程和小振幅近似模型。
斯托克斯方程适用于小颗粒或在低速流体中运动的微小颗粒，常用于纳米颗粒的运动研究。
小振幅近似模型适用于弱非线性振动的低雷诺数流动。
低雷诺数流体力学的数值模拟方法低雷诺数流体力学的数值模拟方法包括有限差分法、有限元法和边界元法等。
对于低雷诺数流体力学而言，通常需要考虑湍流流动，因此难以得到解析解，数值模拟成为研究低雷诺数流体力学的重要手段。
有限差分法是一种常用的数值求解方法，通过在空间上进行离散化，将连续的偏微分方程转化为有限差分方程组，然后利用迭代方法求解。
有限元法则是一种常用的数值模拟方法，通过在空间上建立有限元网格，将偏微分方程转化为有限元方程组，然后利用迭代方法求解。
边界元法是一种将求解区域边界上的问题转化为沿边界的积分方程组来求解的方法。
低雷诺数流体力学的应用低雷诺数流体力学在工程和科学研究中有广泛的应用。
以下是几个具体的应用领域。
微流控技术微流控技术是指在微尺度下操控流体的技术，在生物医学、化学分析等领域具有重要应用。
低雷诺数流动错位翅片传热和压降特性的实验研究
图 ２ 试 验 装 置 不 意 图
式中 Ｃ ｎ ，——常数 故油侧对流换热系数 ｈ 符合下式 ： 。
一
Ｆ 流量 一 ‘
（） ４
Ｐ＿ 一 压力 …
１ ’ ＿温度 数据 采集线
】
流体流动线
ｈ 。＝
ａ
・Ｃ ・Ｒ ・Ｐｒ／ ｅ
板翅式换热器结构紧凑 ， 与管壳式换热器相 比， 传热效率高 ２ ～３ ， Ｏ， Ｏ 而制造成本低 ５ ， ９ ６ Ｏ／ 目前 ９ ６
已在许多工业领域得到广泛应用 ， 并在热能利用 、 余
化很 少 ， 对 低 Ｒ 而 ｅ湍 流 具 有 明显 的 强 化 效 果 （０ ， ｅ ０ ￣８ ０ ｃ ］ ２０／ Ｒ ＝６０ ０ ） “ 。多孔翅片亦属于高效 ９ ５ 。
试验中， 机油的加热过程 由晶闸管控制器控制 ， 循环油的温度波动被控制在 ±０ １ ． ℃之间。恒温水 箱 中水的加热也 由晶闸管控制器控制。试验 中， 冷
式中 ——油导热系数 ， （ ・ Ｗ／ ｍ ℃） ｄ——翅片当量直径 ，Ｉ Ｉ Ｔ
・
１８ ・ ４
维普资讯
翅式换热器 ， 由于流动中的边界层在一个翅 片段上
传热 因子 定义为：
．
充分发展前 ， 被下一个错位的翅片段破坏 ， 因此流体
在通道中形成强烈的湍流 ， 这使热阻边界层不 断受
＿ ，一
Ｎｕ
两
， 、
）
到破坏， 热阻变小传热效率提高。本文研究所用 的 油水板翅式换热器 ， 水侧无翅片， 油侧 为错位翅 片， 两种流体逆向流动 ， 翅片侧流体处于低雷诺数流动。 翅片形状如图 １ 所示 ， 翅片结构参数如表 １ 所示。
板翅式换热器介绍
板翅式换热器介绍1.基本结构2.工作原理板翅式换热器利用板翅上的通道将冷流体和热流体分隔开来，两种流体之间通过板翅发生热传导而实现换热。
冷流体经过冷端流道进入换热器，热流体则从热端流道进入。
冷热流体在板翅上交叉流动，热量从热流体传递到冷流体，直到两者达到平衡。
3.热传导性能板翅的波纹形状可以增加表面积，从而增加传热面积，提高换热效率。
此外，铝材料的热导率较高，能够快速传导热量，确保了高效的换热。
4.流体动力学性能5.适用范围6.优点(1)高换热效率：板翅的波纹形状和铝材料的热导率能够提高换热效率，使得热能得到更好的利用。
(2)紧凑的结构：板翅式换热器的结构紧凑，能够在有限的空间内实现高效的热交换，减小了系统的占地面积。
(3)可靠性高：板翅式换热器采用模块化设计，可以根据具体需求进行组合，易于维护和清洗。
(4)耐腐蚀性好：使用铝材料制作的板翅可以抵抗各种化学介质的腐蚀，延长了换热器的使用寿命。
(5)节能环保：板翅式换热器的高换热效率能够降低系统的能耗，减少二氧化碳排放，符合节能环保的要求。
7.应用案例板翅式换热器广泛应用于各个行业。
例如，在空调制冷系统中，板翅式换热器用于冷却剂和大气空气之间的热交换，实现了空气的制冷。
在化工行业中，板翅式换热器可用于不同介质之间的热传递，从而提高生产效率。
在食品加工领域，板翅式换热器用于食品的冷却和加热，确保了食品的质量和安全。
综上所述，板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热器，具有高换热效率、节能环保等优点，适用于多个行业。
它的设计和材料选择使得换热器能够实现快速的热传导和优秀的流体动力学性能，从而提高了换热效率。
随着科技的发展，板翅式换热器将在更多领域得到广泛应用。
低流速下板翅式换热器冷却速率的计算
板翅式换热器是一种常用的换热器，它具有良好的换热性能，可以有效地满足工业生产过程中的换热需求。
然而，当流速较低时，板翅式换热器的冷却速率会受到影响，因此，计算板翅式换热器在低流速下的冷却速率变得尤为重要。
二、计算方法
1、基本原理
板翅式换热器的冷却速率取决于流体的流速、换热器的结构参数和换热器的换热特性。
根据热力学原理，板翅式换热器的冷却速率可以用下式表示：
Q=hA(T1-T2)
其中，Q表示换热量，h表示换热系数，A表示换热面积，T1和T2分别表示进出口温度。
2、计算步骤
（1）确定换热器的结构参数，包括换热器的长度、宽度、厚度、板翅的高度和宽度等。
（2）确定流体的流速，并计算流体的动力学特性，如流体的密度、粘度等。
（3）根据换热器的结构参数和流体的动力学特性，计算换热器的换热系数。
（4）根据换热器的换热系数和换热面积，计算换热器在低流速下的冷
三、结论
根据以上计算方法，可以计算出板翅式换热器在低流速下的冷却速率。
此外，还可以根据实际情况，通过改变换热器的结构参数和流体的流速，来改善换热器的冷却效果。
板式换热器如何实现在低Re下达到湍流状态,分析其流动和换热性能
板式换热器如何实现在低Re下达到湍流状态,分析其流动和换热性能板式换热器如何实现在低Re下达到湍流状态，分析其流动和换热性能式换热器是由⼀系列具有⼀定波纹形状的⾦属⽚叠装⽽成的⼀种新型⾼效换热器。
板⽚之间布满⽹状接触点, 流体沿着板间狭⼩通道流动, 其速度⼤⼩⽅向不断改变,形成强烈的湍流, 从⽽破坏界层, 减少液膜热阻, 因此, 它与常规的管壳式换热器相⽐,在相同的流动阻⼒和泵功率消耗情况下, 其传热系数要⾼出很多。
1、马学虎通过实验测定了在R e 范围内，板式换热器A 以及板式换热器B 的传热特性、阻⼒特性, 并根据实验数据回归了相应板⽚传热系数、阻⼒系数的经验关联式, 计算值与实验值有较好的⼀致性。
并且分别从板⽚的波纹倾斜⾓、间距、⾼度等三⽅⾯对板式换热器的传热、阻⼒影响进⾏理论分析,提出在低R e 下, 从对换热效果的影响程度来看,波纹的间距要⼤于波纹的倾斜⾓、波纹⾼度; ⽽对压降的影响程度, 波纹间距要⼩于波纹倾⾓、波纹⾼度。
实验详细如下：⼀、实验研究为了测试板式换热器的性能, ⾃⾏设计了⼀个实验台, 流程如图1所⽰。
实验⽤介质是⽔; 冷侧⽔由泵抽送, 经过流量计测量其流量后, 进板式换热器, 热⽔以恒定的温度经流量计进换热器与冷侧⽔进⾏换热, 被冷却的换热器热侧出⽔返回到冷⽔罐中, ⽽换热器冷侧出⽔返回到热⽔罐中;⽤温度控制仪和加热器来控制⽔箱的⽔温恒定;测温原件⽤热电偶。
实验是⽤等速法, 测定冷侧、热侧⽔的进出⼝温度和压⼒。
热电偶的校正精度为± 0. 1 ℃;测量压⼒是⽤数字压⼒表, 校正精度为± 0. 1kPa。
通过A gilen t34970 数据采集监控系统对实验装置的稳定性进⾏实时监测, 系统稳定后进⾏数据测定和采集。
每个点采集10 个数据, 同⼀⼯况下, 重复两次实验取平均值。
本实验分别对板式换热器A (GX27 × 49) 和板式换热器B(B32052225) 在低R e (200～ 1 300)下进⾏研究。
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板式换热器如何实现在低雷诺数下达到湍流状态，分析其流动和换热性能
田兵兵热能1101班 2011000949
1.板式换热器如何实现在低雷诺数下达到湍流状态？
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点, 流体沿着板间狭小通道流动, 其速度大小方向不断改变,形成强烈的湍流。
2.低Re下板式换热器传热器传热性能试验研究
板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点，流体沿着板问狭小通道流动，其速度大小方向不断改变，形成强烈的湍流，从而破坏边界层，减少液膜热阻。
因此，它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多。
板式换热器的传热和阻力性能与板面的波纹形状、尺寸及板面的组合方式都有很大的关系，在1 200≤Re≤4 000时，测定不同流道高度对换热流动阻力的影响，发现Nu随着流道高度的增加而增加，而压力梯度降低，摩擦冈数增大，换热效果降低．得出窄流道换热效果更好的结论。
马学虎研究了板式换热器在低如条件下(200≤Re≤1 300)的传热性能及阻力特性，并根据实验数据回归了相应板片传热系数，阻力系数的经验关联式，计算值与实验值有较好的一致性。
通常板式换热器的最佳板问流速是o．3～0．8 m／s，然而对于某些处理量小，压降要求比较严格的工况，流体只能在低流速下运行，而低盈下的传热具有其独特性，因此在低风情况下，研究板式换热器的传热是十分必要的，但目前这方面的研究较少。
本文实验测定了板式换热器在较低RP条件下(15<Re<800)传热性能，回归计算了200<RP<800时的传热关联式，分析了过渡流情况下
(15<Re<200)流速对传热性能的影响，并从传热性能、传热效率等方面对板式换热器的强化传热性能进行了评价。
2．1 实验系统
为了测试板式换热器的性能，自行设计了实验台，系统流程图如图l，实验所用介质是水。
冷侧水由泵抽送经过流量计后，进入板式换热器；热侧水经流量计后进入换热器与冷侧水进行换热；被冷却的换热器热侧出水返回到冷水箱，而换热器冷侧出水返回到热水箱中。
实验中所用测温原件为热电偶。
所用板式换热器为上海热赛板式换热器有限公司制造的BRRn02型换热器。
其板片厚度
为0．5 mm，板间距为3 mm，板片长为285 mm。
宽125 mm，人字角45。
，流程组合为2×6／2×6+l，共25片板片。
用作对比实验的套管式换热器内径为9 mm，外径为14 mm，管长为1 m，共9根管子。
2.2 实验原理及数据处理方法
由文献E42板式换热器传热准数方程：Nu=CReP， (1)式中，C=0．15～o．4，
m=0．3～o．45，其取值与板面的波纹形状、尺寸及板面的组合方式都有很大
的关系。
一般厂家会给出C和7n的具体值，但在低尺P下计算值与实验值有较大的差别。
本文通过实验数据回归计算其在低Re下的传热准数关系式。
计算方法如下：
由传热基本方程Q=KF（t1-t2）。
，通过测量进出口温度，可以求得实验值K。
对于具有冷、热通道几何结构相同的板式换热器，如果冷、热流体的流动雷诺数
范围相同，则分别
用l、2表示热流体和冷流体，由式(1)可得：
总传热系数方程式：
回归传热准数关联式一般常用的方法为等雷诺数法。
即假设传热在等雷诺数条件下进行，
Rel=Re2ERe根据式(2、3，、4)可得：
令式(5)等号右边部分为P，然后在等式两边
取对数，整理得：
lnP二lnC+mln(Re) (6)
式(6)是线性方程，有实验数据可以回归出C和m的值，即可确定准数方程。
但是通过试验发现，要保持两种参与换热流体的雷诺数相等，需要根据两种流体的温度值确定其物性后调节两种流体的流速，而流速的调节又会引起温度的变化。
所以实验工况需要反复调整，操作非常困难。
本文采用等流速法：
由Re=ud／v，使传热在等流速下进行，则根据
式(5)可得：
令式(7)等号右边部分为P，然后在等式两边
取对数，整理得：
1nP=lnC+mLn(u) (8)
式(8)是一个线性方程，通过不同流速的一系列工况点的试验获得的数据，按照线性回归方法，可得到式(8)中的C和m的值，注意到P中有个待定的参数m，在回归计算的时候，可以根据经验给定一个初始值。
通过回归计算得到参数研的值后，再将其代入P中，再进行回归计算，如此反复，直到前后两次计算的m值接近到给定的精度为止。
2．3实验结果及分析
图2为总传热系数与流速之间的关系曲线，可以看出，在本文所要研究的板问流速(0．02．～O．08m／s)，随着流速的增大，总传热系数在增大。
实验回归的方
程式为：
关联式中的C，m的取值和文献[4]有一定的差距，但是与专门研究低雷诺数下板式换热器性能的文献[3]差别不大。
图3所示，应用式(9)计算的总传热系数与实验值最大误差小于10％，因此关联式是可信的。
可见，在板式换热器进入剧烈湍流的低雷诺数阶段，努塞尔数Nu与雷诺数&关系式的指
数值应大于文献E43的推荐值，这是因为文献[4]常用于剧烈湍流状态，而在湍流加剧的初始阶段，随着雷诺数的增加，＆对Nu的影响急剧上升，m值较大，当达到剧烈湍流后，Nu随Re的变化减小，优值变小。
因此，在处理小流量低流速工况时，研究低雷诺数下板式换热器性能是很有必要的。
当15≤RP≤200时，板式换热器内流体处于过渡流阶段，此时传热计算关联式比较复杂，只能通
过板式换热器特性曲线查得。
图4为保持热水流速为一定值时，总传热系数随冷水流速变化的规律，此时，15≤RP≤200。
可见，随着冷水流速的增加，总传热系数逐渐增加，且增加的梯度也逐渐增大，即随雷诺数增大，湍流作用增强，使得传热性能急剧强化。
因此，板式换热器设计首先要考虑的因素是使流体在低速下，发生强烈湍流，强化传热的同时，降低压降。
板式换热器的人字形波纹板的交叉相叠，使通道内流体除在垂直方向变化外，在水平方向也不断变化，其形成复杂的二维或者j维流动，除了振动更剧烈，流速增加也更快，大大加强了流体的扰动。
Re大于200时就进入湍流状态，流体为湍流时，很容易破坏边界层，大大减少热阻，从而有效地强化传热。
如图5所示，在低雷诺数下，套管式换热器处于层流阶段，而板式换热器已达湍流，其总传热系数为套管的3---7倍。
从传热效率上来考察板式换热器的性能，由图6传热效率与传热单元数的关系曲线，可以看出，板式换热器的传热效率高于套管式换热器。
这主要是因为对于板式换热器，两侧流体完全呈逆流流动，而且流体在板片问流动过程中的返混极小，从而能够最大限度地减少传热过程的温差，减少换热过程的有效能损失，可以有效地提高有效能的利用效率。
三．结论
本文实验测定了板式换热器在较低Re条件下(15<Re<800)传热性能，回归计算了200(Re(800时的传热关联式，由此关联式计算的总传热系数与实验值最大误差小于10％。
此时，板式换热器内流体已达到湍流，但在进入剧烈湍流的低雷诺数阶段，其传热性能有其独特性；分析了过渡流情况下(15√-．Re(200)流速对传热性能的影响；最后比较了低Re下板式换热器和套管式换热器的差别，发现其总传热系数为套管的3～7倍；并从传热性能、传热效率等方面对板式换热器的强化传热性能进行评价。
为板式换热器在小流量。
低流速情况下的工业应用提供设计的理论依据。