PDF《横掠周期性密集管束流动换热的数值模拟》

上海理工大学学报第3 7卷第6期.

兆 胬嶙蚶 遄 状 枳.37荦.62015文章编号:

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3 5 (

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0 5 :10.13255/.阕..2015.06.010收稿日期:

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2 3 基金项目:国家自然科学基金资助项目(

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0 5 ,

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1 8 ,

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2 1 ) 第一作者:余徐飞(

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8 9 -) , 女, 硕士研究生. 研究方向: 数值模拟. 弄:@163.硗ㄐ抛髡:杨茉(

1 9

5 8 -) , 男, 教授. 研究方向: 流动和换热的非线性特性研究. 弄:嶙@..阕春崧又芷谛悦芗苁鞫蝗鹊氖的Ｄ 余徐飞1 , 王治云1 , 李起耘2 , 黄文和3 , 陆廷安2 , 杨茉1 (

1 . 上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海

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9 3 ;

2 . 上海市浦东新区特种设备监督检验所, 上海

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3 6 ;

3 . 上海市特种设备监督检验技术研究院, 上海

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3 3 ) 摘要:在较宽的雷诺数范围内, 使用 娜砑 犁潘惴ê 烁袷, 对流体横掠不同管间距 的顺排密集型管束, 在周期性充分发展段的流动换热进行了数值模拟. 选用几何间距与经验公式中相 同的管束模型进行计算, 将数值结果与前人已存在的经验公式和实验结果进行比较, 确保数值模拟方 法的正确性. 通过分析3种不同计算模型的流场、 换热系数等, 验证了针对高度密集管束采用周期性 边界条件和对称性边界条件的合理性. 将其与大间距顺排管束的流动换热特性进行对比, 结果表明, 密集管束换热系数最高可达大间距管束换热系数的3倍, 可为工业上换热器管排布置方式提供参考. 关键词:横掠管束;

密集型;

周期性;

数值模拟 中图分类号:

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4 文献标志码: 淋炖 镒 状 嶙樽 状遄 嶙蠖 1, 荦 踝1, 踝2,淋 遄3, 樽嶙2,犊淋 1(1.犁 状 状 状樽樽, 兆 胬 嶙蚶 遄 状 枳, 犁嶙200093, 樽;

2 . 犁嶙镒勺胬 遄勺镒, 犁嶙200136, 樽;

3 . 犁嶙勺胬 遄勺镒 状 枳 , 犁嶙200333, 樽) : 状 镒樽 状嶙 状 镒嶙 状 状遄 状樽 嶙,嶙 状 樽 (镒)嶙謇( 楠 濯樽镒) ( 樽 状镒 镒 樽) . 踝 镒樽 镒 状 嶙 状 樽镒.镒孀 樽嶙遄,糇遄 镒 遄.樽踝 . 状樽 状 嶙遄嶙,樽 踝镒镒嶙踝镒镒 遄 状 镒. 樽 嶙 嶙 遄 状遄 状 嶙, 嶙遄樽遄踝嶙.镒镒嶙 遄嶙遄樽嶙. :嶙;

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状镒瓷虾＠砉ご笱аП2015年 第3 7卷 横掠管束的对流换热在工业上有广泛应用, 如 电站锅炉省煤器、 空气预热器、 过热器等的烟气侧传 热, 都是这种横掠管束对流换热. 这种换热的一个比 较显著的特点是, 在流动方向上, 换热通道的几何结 构是周期性变化的. 当管排足够多时, 这种流动换热 呈现为所谓的周期性充分发展换热[

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2 ] , 即在流动 方向上流动和换热随几何周期发生周期性变化. 对 于此类外掠周期排列物体的流动换热问题, 越来越 多的研究者采用数值模拟的方法进行研究. 荦宓[

3 ] 通过数值模拟对周期性波纹板通道的形状等几 何参数进行优化;

榈[

4 ] 对上下壁面均周期性 地安装有障碍物的矩形通道内的强化换热进行了数 值分析. 本文关注应用数值模拟方法研究横掠光管 管束在周期性充分发展段的流动换热. 早期茹卡乌 斯卡斯[

5 ] 对这类光管管束换热进行了实验研究;