西安交通大学数值传热学大作业

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1、数值传热学论文数值传热学大作业1数值传热学论文百叶窗翅片流动换热的数值模拟（西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安）摘要：针对具有一定倾斜角度的流动和换热已经进入周期性充分发展的百叶窗换热问题，在稳态、层流、常物性和翅片温度恒定的条件下，采用SIMPLER算法，对百叶窗的一个翅片单元进行了数值模拟计算。在翅片倾角θ=25°，雷诺数Re在10到500范围内变化时，得到了平均Nusselt数与阻力系数f的计算结果。计算结果表明：随着Re的增大，平均Nusselt数逐渐增大，f却随之逐渐减少。关键词：百叶窗；周期性发展；数值模拟

2、；SIMPLER算法Abstract:Inordertoinvestigatetheperiodicfullydevelopedheattransferonalouverfinunitwithacertainangletotheflowdirection,SIMPLERalgorithmwasadoptedbasedontheReylondsconservationequationsofthesteady-stateconstantpropertylaminarflowandafinwithaconstanttemperatureco

3、ndition.Theheattransfercoefficientandresistancefactorwasobtainedundertheangleoflouverfinsθ=25°,theReynoldnumberrangesfrom10to500.ThenumericalresultsshowthatastheReynoldnumberincreases,theaverageNusseltnumberincreasesandtheresistancecoefficientdecreases.Keywords:Fin;Full

4、yperiodicalflow;NumericalSimulation,SIMPLERalgorithm2数值传热学论文主要符号表f摩擦因数Nu平均Nusselt数mPPrandtl（普朗特）数rR雷诺数ea竖直平板和封闭方腔壁面间的距离,热扩散系数（定义u）r2h表面换热系数W/(m℃)k导热系数W/(m℃)T温度℃T平均温度℃bT内部翅片的温度℃wu,vx,y方向上的速度m/sL翅片长度m1L周期长度mpT翅片高度mpP压力Pa2q热通量W/mo角度3数值传热学论文1前言在工程应用领域中，如何强化对流换热一直是值得关注的热点问题

5、，尤其是利用几何结构的周期性变化来强化对流换热已经成为研究热点。近几十年来，大量的学者对周期性变化的流动通道的流动和传热问题进行了大量的实验研究和数值模拟。GongL，LiZY等对充分发展的周期性流动与换热问题，研究了该问题计算区域进出口流体周期性温度条件的两种实现方法。一种是在一个周期的基础上延长几个控制体的方法；另一种是在一个周期内进行线性差值的方法。计[1]算结果表明，后者比前者的收敛速度快。卢玫，杨沫等对锯齿形通道内的流动[2，3]与换热进行了数值模拟，结果表明随着通道水平倾角的增加，换热增强。杨小玉，王秋旺等对周期性通道内非

6、牛顿流体的流动与换热的实验研究发现，随着[4]雷诺数的增大，换热系数不断增大，阻力系数迅速减小。本文所研究的是百叶窗翅片在周期性充分发展条件下的流动换热特性。百叶窗形翅片在制冷、空调及计算机部件散热等场合有着广泛的应用。通过数值模拟方法研究其流动换热机理有一定的现实意义。2物理问题及数学模型本文研究的流动通道可简化为如图1所示，这种百叶窗型翅片通道在结构上具有周期性，用周期性充分发展假设进行数值模拟，取其中一个周期单元作为研究对象。为计算方便，计算区域取为矩形区域。在稳态、层流、常物性、翅片温度恒定的条件下，对于表1给定的几何尺寸，进

7、行数值模拟计算。图1百叶窗翅片的周期性流动其中，Tp：平行翅片之间的垂直距离；Lp：平行翅片之间的水平距离；L1：翅片长度；θ：翅片倾角；δ：翅片厚度。4数值传热学论文参数L1/mmTp/mmLp/mmDelta/mm/o说明R数值3018.6301.525a固定倾角，研究Re影响1.1x10表1翅片几何尺寸^5在本文的数值模拟中，上述表中的参数都是固定的，而Nu以及f值变化主要由Re的变化来决定。本文的研究目的是揭示在不同的Re数对平均Nusselt数和f影响。为了方便计算，在数值模拟的过程中，我们做了一些假设：1.流体中的粘性耗

8、散忽略不计；2.流体的物性是固定的；3.流动以及换热处于稳态、层流、充分发展阶段。我们对该模型的研究包括了两个翅片段，两段的长度是相同的。图2所展示的就是所模拟计算的一个周期。对于翅片的网格划分，所采用的是阶梯性逼近的方