收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

内置开槽涡流发生器的管内流动及强化换热研究

蒋运聪  
【摘要】:随着国内外对节能要求不断提高,发展高效的热量传递方法成了研究重点。在传热表面加装涡流发生器作为一种常见的强化换热技术,利用涡流发生器在流道中诱导涡旋来破坏流动边界层,减小换热热阻,提高换热设备效率,因此获得了广泛的研究与应用。本文主要利用数值模拟方法对矩形槽道内加装不同开槽涡流发生器在稳态流动和脉动流动情况下的强化换热及流动阻力特性进行了分析,分析了开槽涡流发生器在不同流动状态下的强化换热机理。本文首先利用在矩形管道中梯形涡流发生器流场信息并结合强化换热光管拟合公式验证计算网格和数值模拟模型,对所使用边界条件及湍流模型进行了验证。利用数值模拟对矩形通道内分别加装开槽、凸型、梯形以及开孔涡流发生器四种情况进行了流动和换热分析,分析了流动速度、温度分布、涡核结构无量纲涡强度及努塞尔数Nu和摩擦因子f,发现开槽涡流发生器在提高最大的管内换热能力的同时还能在一定程度上减小流动阻力损失,增强换热效率,较少能量消耗。其次,本文研究了改变开槽涡流发生器结构对强化换热及流阻特性影响进行分析,计算了在不同进口雷诺数下不同开槽涡流发生器宽度和高度的特性(5个进口雷诺数,5组开槽宽度,13组开槽高度,共计325个开槽涡流发生器数据),PEC相较光管最大强化比例为93%,分析了开槽涡流发生器在稳态流动条件下的强化管内换热机理及涡旋结构,研究发现开槽涡流发生器通过不同剪切层分布形成不同的速度梯度,形成较强的壁面剪切应力,从而影响贴近壁面附近的湍流耗散率分布,影响管内的强化换热性能。研究得到了努塞尔数(Nu)、摩擦因子(f)、综合换热因子(PEC)等与开槽宽度和深度的预测关系式。最后,本文对开槽涡流发生器结构在脉动流动条件下的复合强化换热特性进行了分析。首先研究了不同进口雷诺数及不同脉动频率下的强化换热特性,发现脉动流动强化换热存在最佳频率,最佳频率为1Hz;脉动流动能够在稳态流动的基础上继续提高强化换热比例,相比稳态流动,复合脉动流动强化换热最高提高17.52%(比相同情况稳态)。脉动流动的强化换热特性与脉动频率、进口速度变化周期相关,在进口速度增加半周期强化换热,在进口速度衰减半周期减弱换热。本文研究表明:开槽涡流发生器能够在流动下游产生多纵向涡旋结构,能够在减小阻力损失的前提下提高换热强度,本文的研究为新型开槽涡流发生器在稳态流动和脉动流动条件下的强化换热和流阻特性及开槽结构优化提供了一定理论指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 周国兵,张于峰,齐承英,王艳;几种翼型涡流发生器强化换热及流阻性能的实验研究[J];天津大学学报;2003年06期
2 徐志明;熊骞;王景涛;韩志敏;;腰槽开孔矩形翼涡流发生器的传热和流阻特性[J];化工进展;2017年06期
3 韩志敏;徐志明;赵宇;王景涛;刘坐东;;矩形通道内冲孔矩形小翼涡流发生器的流动换热特性[J];热科学与技术;2018年05期
4 高猛;周国兵;;纵向涡流发生器强化传热数值研究进展[J];现代电力;2010年05期
5 徐鹏;;异型涡流发生器的数值分析[J];电子世界;2018年07期
6 汪健生;张金凤;孙健;;小尺度涡流发生器强化传热机理的研究[J];工程热物理学报;2007年S2期
7 高猛;周国兵;;几种涡流发生器对矩形通道流阻和传热性能影响的数值模拟[J];中国电机工程学报;2010年35期
8 麻程柳;杨茉;李峥;陈凯;;通道内柔性体流固耦合对流动和换热的影响[J];动力工程学报;2020年08期
9 张金凤;汪健生;孙健;;小尺度涡流发生器强化传热特性及机理[J];节能技术;2006年05期
10 杨瑞;马超善;方亮;田楠;郭瑞;郝宗卿;;加装叶片涡流发生器对变桨距风力机功率的影响[J];兰州理工大学学报;2019年06期
11 刘光远;贾智亮;陈学孔;邓吉龙;;基于涡流发生器的风洞试验段附面层控制数值模拟[J];气体物理;2018年03期
12 韩悦;辛政;曹庆炜;胡兴军;;仿生涡流发生器在赛车前翼上的数值研究[J];汽车实用技术;2018年22期
13 吴映芳;赵春妮;张立新;朱英伟;;涡流发生器在风力发电机组叶片上的应用[J];天津科技;2018年09期
14 高峰;王旭东;张涵;;非对称来流下微型涡流发生器边界层流动控制[J];空军工程大学学报(自然科学版);2016年06期
15 徐志明;吴翰;刘坐东;王景涛;;矩形通道中低肋涡流发生器抑垢效果分析研究[J];热能动力工程;2017年06期
16 张进;刘景源;张彬乾;;微型涡流发生器对超临界翼型减阻机理实验与数值分析[J];实验流体力学;2016年04期
17 王凯;张彬彬;李敬;赵庆军;;超音流动中一种非对称斜坡型微型涡流发生器结构的参数优化[J];工程热物理学报;2016年11期
18 ;702所船用涡流发生器技术日渐成熟[J];中国水运;2014年11期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 何宏伟;刘铁中;蒋增龑;黄中杰;王振果;高恩和;;使用涡流发生器对某型飞机进行失速特性改善的研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
2 单湘淋;屈峰;张珂;李拓;孙迪;;面向超声速压缩拐角流动分离控制的微三角楔涡流发生器优化设计[A];第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2020年
3 董祥瑞;蔡小舒;Chaoqun Liu;;基于POD和Liutex涡核线的微型涡流发生器尾涡研究[A];第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2020年
4 周健;欧平;田晓虎;;后向斜面涡流发生器控制参数数值研究[A];2017年(第三届)中国航空科学技术大会论文集(上册)[C];2017年
5 吴映芳;朱英伟;;涡流发生器在风力发电机组叶片上的应用[A];风能产业(2018年9月)[C];2018年
6 陈逖;孙明波;范晓樯;刘卫东;;射流式涡流发生器对于边界层分离控制作用的数值模拟研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
7 钟园;刘凯礼;张智华;;短舱涡流发生器的低速增升研究[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年
8 张伟伟;翟建;高传强;张艳华;刘凌;;涡流发生器控制细长旋成体侧向力[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
9 徐家宽;白俊强;黄江涛;乔磊;;数值涡流发生器在改善机翼分离特性中的应用研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 张书斌;卢明涛;杨历;;带肋通道中空气冷却换热特性研究[A];高等学校工程热物理第二十届全国学术会议论文集——传热传质学专辑[C];2014年
11 刘光远;贾智亮;陈学孔;;基于涡流发生器的跨声速风洞侧壁边界层控制研究[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年
12 陈康路;郭晶晶;;660MW冷却塔风水匹配强化换热改造技术探究[A];2020年江西省电机工程学会年会论文集[C];2021年
13 张书斌;张卉;卢明涛;;带肋通道中空气冷却换热特性研究[A];高等教育学会工程热物理专业委员会第二十一届全国学术会议论文集——传热传质学专辑[C];2015年
14 林梦;欧阳新萍;袁道安;;管外冷凝强化换热管的结构及发展趋势[A];2013中国制冷学会学术年会论文集[C];2013年
15 徐向南;张华;;DBD涡流发生器特性及其在角区流动控制中的数值研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
16 肖鹏;申峰;刘赵淼;;微通道中矩形微凹槽内流场的数值模拟[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
17 刘光远;贾智亮;杨昕鹏;;基于涡流发生器的2.4米跨声速风洞侧壁边界层控制研究[A];2018年全国工业流体力学会议摘要集[C];2018年
18 汪亮;刘艳明;季路成;尚东然;朱榕;;变工况下端壁涡流发生器对压气机叶栅角区分离的影响[A];中国航天第三专业信息网第三十八届技术交流会暨第二届空天动力联合会议论文集——发动机内流气动技术[C];2017年
19 唐辉;艾春晖;;弹性血管模型在脉动流动下的流固耦合研究[A];第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2020年
20 郝敬尧;钱民全;;脉动流模拟实验台[A];全国第一届生物力学学术会议论文汇编[C];1981年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 廖亮;减阻型纳米流体的管内流动与换热特性实验研究[D];上海交通大学;2009年
2 陶仕博;基于涡流发生器的大跨桥梁风振控制[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 韩志敏;涡流发生器的强化传热与抑垢特性研究[D];东北电力大学;2019年
4 邓海飞;聚变堆内高热流部件强化换热实验与数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2018年
5 魏然;平板型超蒸发强化换热部件的设计与制备[D];中国科学技术大学;2018年
6 林纬;脉动流与壁面振动强化传热及除垢特性研究[D];武汉理工大学;2015年
7 宿艳彩;弹性管束流体诱导振动及换热特性研究[D];山东大学;2012年
8 李鑫郡;通道流中压电风扇激励的对流换热特性研究[D];南京航空航天大学;2018年
9 孟继安;基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用[D];清华大学;2003年
10 贾宝菊;波壁管内的脉动流动及其传质特性的实验和数值模拟[D];大连理工大学;2009年
11 陈逖;高超声速进气道内激波/边界层干扰及射流式涡流发生器的流动控制方法研究[D];国防科学技术大学;2012年
12 李思宁;典型非牛顿流体微通道强化传热特性及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
13 张南;水动力数值模拟系统(Hydroinfo)开发及应用研究[D];大连理工大学;2018年
14 涂三山;无单元法及其在阴极保护数值模拟中的应用研究[D];大连理工大学;2018年
15 刘志斌;污水源热泵系统取水换热工艺中污水流动与换热特性研究[D];大连理工大学;2014年
16 张婷;换热器的强化传热研究[D];天津大学;2016年
17 韩勇军;鱼雷壳体冷凝器换热特性研究[D];中国舰船研究院;2017年
18 郭聪;被动式冷却系统中的流动冷凝及其对系统换热特性的影响[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2015年
19 李超;低压涡轮叶栅流动分离控制及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
20 管宁;微肋阵流动与强化传热研究[D];山东大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 蒋运聪;内置开槽涡流发生器的管内流动及强化换热研究[D];中国矿业大学;2020年
2 汤俊洁;斜截椭圆柱式涡流发生器强化传热机理的研究[D];天津大学;2006年
3 王佳丽;涡流发生器对流动和换热影响的研究[D];河北工业大学;2014年
4 王海洋;涡流发生器尾涡特性的计算及实验研究[D];杭州电子科技大学;2019年
5 汪亮;基于端壁涡流发生器的压气机叶栅角区分离控制研究[D];北京理工大学;2017年
6 褚中良;涡流发生器对太阳能空气集热器性能影响研究[D];燕山大学;2019年
7 姜虹旭;基于涡流发生器的流动控制与降噪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
8 喻虎;基于功率优化和振动控制的风机叶片驱动系统集成设计与实现[D];上海交通大学;2017年
9 刘渊博;基于表面改性和涡流发生器强化传热研究[D];大连理工大学;2018年
10 柯炜铭;基于同向射流和涡流发生器的风力机翼型失速控制研究[D];华北电力大学(北京);2018年
11 程永林;矩形通道内四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性研究[D];东北电力大学;2018年
12 贺姗姗;圆管内三角翼涡流发生器CaCO_3污垢特性的数值模拟[D];东北电力大学;2018年
13 吴翰;低肋涡流发生器MgO颗粒污垢特性研究[D];东北电力大学;2017年
14 张志伟;逆向涡流发生器的微细电火花加工试验研究[D];南京航空航天大学;2012年
15 蔡莉莉;脉动流诱导单排弹性管束振动及换热研究[D];山东大学;2015年
16 耿晓娅;冲孔矩形翼涡流发生器颗粒污垢特性研究[D];东北电力大学;2016年
17 吴勇;微型空气涡流发生器控制边界层问题的数值模拟[D];南京理工大学;2002年
18 王凯;超音流动中非对称斜坡型涡流发生器结构参数化分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2016年
19 贺志强;丁胞型强化换热管管内传热与流动阻力的数值模拟和实验研究[D];重庆大学;2013年
20 王博;基于微型涡流发生器的激波/边界层干扰控制研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 马庆涛;汽轮机凝汽器自动除垢强化换热装置的研发应用[N];世界金属导报;2014年
2 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
3 本报实习记者 蒋文雯 通讯员 罗耀华;宝钢数值模拟研究和应用领跑钢铁行业[N];中国冶金报;2012年
4 记者 黄辛;中美德科学家揭示亚原子“汤”涡旋结构[N];中国科学报;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978