通道内非对称布置纵向涡发生器强化换热分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：通道内非对称布置纵向涡发生器强化换热分析论文作者：蔡楠学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：热能工程指导教师：齐承英职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金No.51104061DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofThermalPowerEngineeringNumericalanalysisofheattransferenhancementforchannelarrangedwithasymmetriclong

2、itudinalvortexgeneratorsbyCaiNanSupervisor:Prof.QIChengyingOctober2014ThisworkisfinanciallysupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationNo.51104061原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集

3、体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要纵向涡发生器是一种有效的被

4、动式强化传热方式。为进一步提高纵向涡发生器的强化传热效果，本文采用数值模拟的方法研究了纵向涡发生器的布置方式对矩形通道和圆形通道内的流动与换热的影响规律，得到的主要结论如下：对于矩形通道，Re的取值范围为500~2000，分析矩形翼纵向涡发生器对称与非对称布置时的流动与换热特性，结果表明：非对称布置纵向涡发生器比对称布置纵向涡发生器的Nu数减少4%~6%，但阻力因子f减少11%~22%。非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能η比对称布置方式增加了5%~20%，表明非对称布置纵向涡发生器的综合换热性能更好。同时，对不同尺寸矩形翼对对称布置模型的翼间

5、距、翼高、翼长、攻角等进行优化设计。对于圆管翅片换热器，Re的取值范围为500~2500，分析矩形翼纵向涡发生器对称与非对称布置时的流动与换热特性，结果发现：纵向涡发生器对圆管后侧的换热起到了增强作用，使圆管后侧的尾迹区明显减少，改善了换热最差的区域的换热。非对称布置纵向涡发生器比对称布置的Nu数仅减少2.6%~6.3%，阻力因子f减少了2.8%~18%，综合换热性能η提高2.4%~13%。利用大涡模拟方法研究了矩形通道内布置相同尺寸矩形翼对对称布置、不同尺寸矩形翼对对称布置、单个矩形翼交替等三种布置方式对流动与换热特性的影响。结果发现：当流体

6、进入通道后，在纵向涡发生器的尾部会形成纵向涡旋，这些纵向涡旋在流动方向上不断的产生、发展和消亡，并且对加热面形成冲扫作用。对比涡量图、断面温度分布图和断面压力分布图得出，纵向涡发生器诱导的纵向涡使近壁面处的温度梯度发生变化，压力变化明显的地方主要集中在纵向涡集中的区域。关键字：非对称布置，纵向涡发生器，涡结构，强化传热，流动减阻，数值模拟1通道内非对称布置纵向涡发生器强化换热分析ABSTRACTThelongitudinalvortexgeneratorisapassiveandeffectivemethodtoenhanceheattrans

7、fer.Tofurtherenhancetheheattransferoflongitudinalvortexgenerator.Thispaperobtainsfromchangingarrangementsofthevortexgeneratortoseekamethodtoenhanceheattransferwithreducingflowresistance.Themainconclusionsareasfollows:Fortherectangularchannels,resultsshowthatatRe=500~2000,com

8、paringwiththesymmetricarrangementofthelongitudinalvortexgenerators(LVGs),th