内插扇形锥形片强化管的流动与传热数值模拟

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1、分类号密级内插扇形锥形片强化管的流动与传热数值模拟研究生姓名：黎敏指导教师姓名、职称：王汉青教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究方向：建筑节能技术湖南工业大学二〇一五年六月一日I分类号密级.内插扇形锥形片强化管的流动与传热数值模拟Anumericalsimulationstudyonflowandheattransfercharacteristicsofacirculartubefittedwithfan-shapedconicalstripinserted研究生姓名：黎敏指导教师姓名、职称：王汉青教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究方向：建筑

2、节能技术论文答辩日期SS答辩委员会主席.湖南工业大学二•一五年六月一日湖南土业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：嚷•曰期：勿(T年6月8曰湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或

3、部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名:黎歡导师签名》丨沒產日期：6月才曰硕士学位论文摘要节能已经变得越来越迫切和重要，社会的发展需要消耗更多的能源而能源的储存量又是有限的，这就需要在利用能源的过程中做到高效的使用才能尽量地延缓能源的短缺。研究新型的强化传热技术，开发高效的换热器能够为社会的发展做出重要的贡献，高效换热器能够在材耗一定的条件下实现最大的经济效益。能源的传递需要通过换热器来进行，管壳式换热器是应用比较普遍和典型的换热器，广泛地存在于石油、化工、能源、冶金、材料、航空航天、电子器件的

4、冷却、核能的利用等领域，但一般管壳式换热器内的光滑换热管效率低下，很难满足各方面换热工艺要求，采用强化换热技术是现阶段实现高效节能的重要手段。传统的强化传热技术分为主动强化技术和被动强化技术，采取管内插入物是现今比较常见和实用的强化技术，在一些高粘度流体换热中大量使用。管内插入物使管内核心区域的流体受到扰动，从而与管壁附近流体进行置换，改变了管内流体的速度场和温度场的分布，加强了速度场和温度场的协同效果，从而得到高效低阻的传热性能。本文首先阐述了强化传热技术的强化机理和优势，介绍了管内插入物国内外研究现状，同时对场协同理论和CFD数值模拟在强化传热的应用进行概述，

5、并对强化传热评价方法进行简单介绍。运用FLUENT软件对以空气为介质，在管内有间隔地插入多个扇形锥形片进行数值模拟，分析考察了不同结构参数的内插扇形锥形片强化管在湍流状态下的传热特性和流动特性。扇形锥形片强化管的传热特性和流动特性与扇形锥形片的张角、倾角a、扇形锥形片的间距s、扇形锥形片的叶片数n等因素有关。在数值模拟计算的过程中，选取了不同的片距、叶片数、倾角和张角组成不同的结构参数组合，并对不同的结构参数在5种雷诺数下进行了模拟；讨论了不同结构参数组合对努塞尔数Nu、流动阻力系数f、综合换热性能PEC的影响；利用场协同理论对分析强化管的整体场协同性，得到了平均

6、协同角的大小。I内插扇形锥形片强化管的流动与传热数值模拟研究结果表明内插扇形锥形片能够显著强化换热，在Re为12000~36000的范围内，其PEC达到了1.26~2.07，当张角相同时，PEC值随着倾角的增加而减小，且当叶片数固定为四叶片时，换热性ooo能中综合表现是张角30最好、其次是45，最小的是60，叶片数时为2时PEC值最大，经过正交分析后得到了各指标的影响因素的主o次顺序和最优值，最后综合分析得到了强化管最优的结构参数a=20、o40、n=2、s=72mm。关键词：扇形锥形片，强化传热，数值模拟，场协同II硕士学位论文AbstractEnergysav

7、inghasbecomemoreurgentandimportant,Developmentofsocietyneedtoconsumemoreenergyandenergystoragecapacityislimited,andthisneedstobedoneintheprocessofefficientuseofenergyinordertotrytodelaytheuseofenergyshortage.Highefficiencyheatexchangercanachievemaximumeconomicbenefitsunderthecondition

8、ofmat