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1、基于ANSYS的百叶窗翅片换热器的流体优化[周俊杰牛玲][郑州大学，450001][摘摘摘要要要]紧凑式换热器广泛应用在制冷、空调、汽车、能源、石油、化工等许多工程领域，百叶窗翅片表面是强化换热的一种十分有效的方式，它在紧凑式换热器中得到了广泛的应用。本文主要采用ANSYS中的Fluent模块及Parameter模块，对一定倾角下固定百叶窗倾角的百叶窗翅片空气侧的流动与换热过程进行三维数值模拟及优化。分别以入口速度与翅片厚度为输入参数，进而考察该两种参数对百叶窗翅片的流动换热性能的影响。随着进口速度的增加，百叶窗
2、翅片的f因子逐渐减小，并趋于缓和，Nu数线性增加；随着翅片厚度的增加，百叶窗翅片的j因子几乎保持不变，而f因子是稳中有升。百叶窗翅片强化传热的实质是：百叶窗翅片的存在增加了扰流，提高了百叶窗翅片换热器的换热性能。[关键词]百叶窗翅片，流体优化，ANSYS，空气侧OptimizationonLouverFinHeatExchanger’sFluidBasedOnANSYS[ZhouJunJie,NiuLing][ZZU,450001][Abstract]Compactheatexchangerhasbeenwide
3、lyusedinmanyengineeringfieldssuchasrefrigerating,airconditioning,automobile,energy,petroleum,andchemistry.Louverfinsurfaceisaveryefficientmethodofenhancingheattransferforcompactheatexchanger.Inthisarticle,theFluentmoduleandParametermoduleofANSYSareused,tostud
4、yandoptimizelouverfin’sflowandheattransferintheairside,whichisinalouverfinangle,withtheinletvelocityandfinthicknessasinputparameters.Withtheincreaseofinletvelocity,thefoflouverfindecreases,andeasies,Nunumberincreaseslinearly;Withtheincreaseoffinthickness,thej
5、factoroflouverfinisnearlyunchanged,andffactorincreasesslowly.Theessenceofheattransferenhancementoflouverfinis:theexistenceoflouverfinincreasesturbulence,improvesthelouverfinheattransferperformanceoftheheatexchanger.[Keyword]Louverfin,Fluidoptimization,ANSYS,A
6、irside1前言百叶窗翅片换热器广泛应用在制冷、空调、汽车、能源、石油、化工等许多工程领域，百叶窗表面是强化换热的一种十分有效的方式，它在紧凑式换热器中得到了广泛的应用。[1]冷凝器作为汽车空调的核心部件，对汽车空调的性能起着关键作用，由于其安装位置有限，工作条件恶劣，其小型、轻量、高效、环保要求就显得尤为突出。因此，加强对冷凝[2]器特别是轻型、薄型、高效冷凝器的研究，是汽车工业发展的需要。对于平行流冷凝器类的紧凑式热交换器而言，其空气侧热阻占了总热阻的70%以上。因此，研究平行流冷凝[3]器的空气侧性能对于
7、有效提高冷凝器的整体性能和换热效率，具有事半功倍的效果。平流式冷凝器的产品最早出现于1985年，但国外对其进行研究的文献报道见诸于1988年。国内对它的认识就更晚一步了，直到1992年，在汽车空调工质的替代研究中才有非专[4]门性的介绍。目前对汽车空调冷凝器（翅片管换热器）的研究主要采用实验和数值模拟[5]的方法进行研究。1978年，Fujikake通过实验确定了有关使用百叶窗翅片后其换热强化程度的数据，发现带百叶窗的翅片与平片相比，换热系数提高了2.6倍。1979年，Izumi和[6]Yamashita从准则式
8、的角度进行了实验研究，发现传热系数与速度呈0.6次方的关系，而传统的翅片则是0.5次方；阻力系数对速度的-0.45次方变化，而传统翅片是-0.50次方的关系。该现象说明百叶窗翅片换热器换热性能增强的同时，阻力也有所增加。2数值模拟优化与分析平行流冷凝器在汽车空调行业中有着重要的地位,其性能的好坏对其设备的经济性和可靠性有很大的影响。带有百叶窗（见图2-1）的换热器具有切断
