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《射流纵向涡强化换热的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2004年第44卷第11期22/37CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2004,Vol.44,No.111520-1523射流纵向涡强化换热的数值模拟周冬,任建勋(清华大学工程力学系,传热强化与过程节能教育部重点实验室,北京100084)摘要:为研究射流引起的纵向涡对流动和换热性能的影向涡发生器的强化换热效果作了研究,认为涡旋改响,采用数值方法模拟了三维矩形通道内有射流从底面进入变了复杂的三维流动湍流特性和近壁的边界层
2、结时的定常、不可压层流对流换热,得到了纵向涡影响下的速[3]构,可有效地提高传热效率。孟继安等利用螺旋扭度场和温度场以及沿流动方向局部Nusselt数的分布。以场曲椭圆管等技术来产生管内纵向涡,获得了较好的协同原理为指导,分析了射流纵向涡强化换热的原因,并进强化性能,并用场协同理论对强化换热的机理进行一步研究了射流角对纵向涡的换热强化效果的影响。结果表了有益的探索。明:纵向涡改善了通道内速度场和温度场的协同关系,强化了对流换热;射流垂直底面入射时,纵向涡的换热强化效果在某些领域,由于换热通道结构上的限制,
3、或者较好。换热表面本身的特殊要求,难以在换热表面安装翼形关键词:换热;纵向涡;射流;层流纵向涡发生器,因此有必要寻找新的纵向涡产生方[4]式。Nakabe等针对燃气涡轮叶片狭小通道的冷却中图分类号:TK124文献标识码:A问题,提出了利用射流来产生纵向涡,并进行了实验文章编号:1000-0054(2004)11-1520-04研究,证实了这种方式同样是一种非常有效的换热强化和控制方式。与常规的射流冲击换热方式相比,这Numericalsimulationofheat种方式的射流速度很低,并不直接对换热表面
4、产生强transferenhancementbyjet-烈冲击,而是利用射流的诱导作用,在垂直主流的截inducedlongitudinalvortices面上产生涡流,来强化截面上流体的混合,从而强化ZHOUDong,RENJianxun换热过程。因此,这种强化换热方式有望在钢坯预热,(KeyLaboratoryofEnhancedHeatTransferandEnergy布匹、胶片、纸张的干燥等方面获得应用。ConservationoftheMinistryofEducation,Department
5、ofEngineeringMechanics,为了对这一新型换热强化方法有更深入的了TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)解,本文利用数值方法研究了矩形通道内射流纵向[5]Abstract:Theheattransferenhancementduetolongitudinalvortices涡对流动和换热性能的影响,并运用场协同原理inducedbyjetswasanalyzednumericallyforsteady-state,对强化机理进行了分析。incomp
6、ressiblelaminarflowinathree-dimensionalrectangularchannelwithjetsenteringthroughthebottomwall.Thevelocityand1模型及数值方法temperaturefieldswereobtainedalongwiththelocalNusseltnumbersalongtheflowdirectionasafunctionofjetangle.Thefield1.1模型描述coordinationprinciple
7、wasusedtoexplaintheheattransferenhancementbythejet-inducedlongitudinalvorticesanalyzed.The本文所研究的矩形通道如图1所示,管长L=resultsshowthatthelongitudinalvorticesimprovethecoordination1m,截面为正方形,边长D=10mm。主流速度沿xbetweenthevelocityandtemperaturefieldsinthechannelwhich方向,在矩
8、形通道底部坐标原点处射入两股射流,射enhancestheconvectiveheattransfer.Betterenhancementisachievedwhenthejetsarenormaltotheflow.流的速度矢量控制在yOz平面内,以y轴为对称Keywords:heattransfer;longitudinalvortex;jet;laminarflow轴,与y轴的夹角为;开设的射流孔为并排的两个收稿日期:
