發(fā)布時間：2020-11-13 23:07

　　 管殼式換熱器在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,利用強化傳熱技術(shù),能提高能源利用效率,實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本文針對被動強化傳熱技術(shù),研究湍流狀態(tài)下強化傳熱管內(nèi)流場的流動結(jié)構(gòu)與強化傳熱機理。本文利用Fluent軟件對內(nèi)置渦桿的強化傳熱管和螺旋波紋管進行數(shù)值模擬研究,數(shù)值模擬采用大渦模擬方法(LES),分析流場中速度、溫度、渦量等參數(shù),結(jié)果表明,渦桿的擾動作用使流體速度增大,流體以高流速沖刷壁面,邊界層厚度減小,流場中產(chǎn)生了三對縱向渦,核心區(qū)的低溫流體與近壁區(qū)的高溫流體混合,核心區(qū)溫度逐漸升高并保持均勻,有利于強化傳熱。螺旋波紋管中有較強的旋流產(chǎn)生,低溫流體被引向壁面,近壁區(qū)域的溫度梯度增大,低溫流體與高溫流體混合,核心區(qū)域流體溫度逐漸升高且分布更加均勻。與內(nèi)置渦桿結(jié)構(gòu)相比,螺旋波紋管內(nèi)有大量渦旋產(chǎn)生,渦量大而且渦旋分布廣,流體產(chǎn)生強烈擾動與混合,具有更好的傳熱效果。用本征正交分解(POD)提取流場中的擬序結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,渦旋和局部高速區(qū)域的產(chǎn)生是流場中最重要的結(jié)構(gòu)特征。對渦桿結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,加強對渦桿流場的擾動,使流場中產(chǎn)生更多的渦旋,優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)能有效提高傳熱效果。對不同強化傳熱管進行強化傳熱性能分析,可以看出螺旋波紋管強化傳熱的同時產(chǎn)生的阻力不會太大,是一種良好的強化傳熱管結(jié)構(gòu)。粒子圖像測速技術(shù)(PIV)主要用于對流場進行初步探究,并為數(shù)值模擬的方法提供驗證。通過實驗測量內(nèi)置渦桿的強化傳熱管和螺旋波紋管內(nèi)的速度分布,實驗結(jié)果與模擬結(jié)果比較吻合,流場中有渦旋形成。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK172
【部分圖文】：

管殼式換熱器示意圖

裝有三角形肋片的加熱器[13]

十字中空扭帶幾何結(jié)構(gòu)
【參考文獻】

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本文編號：2882764