【摘 要】
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由于科技的发展和能源的短缺,强化换热技术一直是人们研究的重点,而利用波纹型换热管强化传热的方法由于有着独特的优点,在工业上得到越来越广泛的应用,国内外很多学者也通过
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由于科技的发展和能源的短缺,强化换热技术一直是人们研究的重点,而利用波纹型换热管强化传热的方法由于有着独特的优点,在工业上得到越来越广泛的应用,国内外很多学者也通过实验和数值计算的方法证明了波纹型换热管能够实现强化换热。本文以波纹型换热管为几何模型,应用FLUENT软件,对管内湍流流动状态下的换热与流动进行了数值模拟,分析了流体流动状态和管道几何结构对换热系数与流动阻力的影响,并根据模拟数据拟合出换热系数和流动阻力的准则关系式。同时通过与波纹管实验测定数据的比较,进一步验证了模拟结果的有效性和可靠性。首先,建立波纹型换热管几何模型和数学模型,分析了管内湍流流动特性,确定了影响换热特性与流动阻力的参数,采用高雷诺数k ?ε方程为湍流模型及壁面采用非平衡壁面函数法,应用FLUENT软件对不同流动状态和几何结构下的换热与流动进行了数值计算。其次,整理出模拟结果,研究了沿轴向壁面剪切应力的分布、涡量的分布及局部努谢尔特数的变化趋势,并且在计算全场范围内,研究流场、湍流动能受管道几何结构的影响关系。着重分析了雷诺数、波纹相对间距对换热特性与流动阻力的影响。最后,将数值计算的结果与实验测定的数据进行比较,拟合出关于换热系数和阻力系数的准则关系式,为工业应用上波纹管的优化分析提供理论依据。
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