不同结构参数缩放管传热综合性能的数值模拟

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1、不同结构参数缩放管传热综合性能的数值模拟陈志静，王大成，冯敏(广东石油化工学院，广东茂名525000)摘要：采用数值模拟方法，对具有不同肋高和扩缩比的先扩后缩型和先缩后扩型两类缩放管进行了研究，分析了管内流体流动状况、传热及阻力性能。模拟结果表明：先扩后缩型缩放管的传热综合性能比先缩后扩型缩放管好；通过比较，得到肋高e=1．0、扩缩比=2的缩放管综合性能最佳。关键词：缩放管；数值模拟；传热综合性能；肋高；扩缩比中图分类号：TH123；TQo21．3文献标识码：A文章编号：1001-4837(2013)11—0037—05doi：10．3969／j．iss

2、n．1001—4837．2013．11．006NumericalSimulationonHeatTransferComprehensivePerformanceofDiferentConvergent——DivergentTubesCHENZhi—jing，WANGDa—cheng，FENGMin(GuangdongUniversityofPetrochemicalTechnology，Maoming525000，China)Abstract：NumeficMmethodswasusedtostudyfirstdivergent—afterconverg

3、enttubeandfirstconvergent—afterdivergenttubewithdifferentribheightanddivergentsegment—convergentsegmentratio，analyzestheflowstate，heattransferandresistanceperformance．Thesimulationresultsshowthatheattransfercon。prehensiveperformanceoffirstdivergent——afterconvergenttubebetterthanf

4、irstconvergent——afterdiver。_genttube．Intheresearchscope，convergent—divergenttubewithe=1．0andy2hasthebestcompre’hensiveperformance．Keywords：convergent—divergenttube；numericalsimulation；heattransfercomprehensiveperformance；ribheight；divergentsegment—convergentsegmentratio易结垢等优点。国内外

5、学者对缩放通道强化换热0引言进行了大量的试验研究，结果都表明缩放管具有较好的强化传热性能。强化管是一种性能较优的强化传热元件，具随着计算机及CFD技术的发展，数值模拟技有传热性能好、流阻低、不易结垢等特点，在工业术成为新型高效换热器分析设计的最佳工具。文中应用广泛卜。缩放管是一种典型的强化管，中利用FLUENT软件，对节距一定、肋高和扩缩是由多节渐扩段和渐缩段交替构成的，与其他强比不同的缩放管进行了数值模拟，研究缩放管内化换热管相比，具有曲面过渡平滑、流阻较小、不流体温度、压力和速度的分布及变化规律，分析不基金项目：广东省科技计划项目(2010B0109

6、00037)CPVT不同结构参数缩放管传热综合性能的数值模拟Vo130．Nol12013同结构参数缩放管的传热与阻力性能。表l缩放管结构参数缩放管肋高e节距P1几何模型编号／mm扩缩比／mm研究的缩放管为先扩后缩型和先缩后扩型11．00．512(以下简称先扩管和先缩管)两种结构，每种结构21．02．012缩放管又因肋高和扩缩比不同分为6种。管内径D=20mm，管长L=1280mm，节距P=12mm，不31．20．512考虑管壁厚度。为避免数值模拟进出口段对管内流动和传热效果的影响，在建立缩放管几何模型41．21．012时，在管的进出口两端各增加了两段长度

7、为4051．22．012mm直管段，该长度的直管可以使流体较充分和均匀地进出缩放管，降低了管口效应的影响。61．50．512两种缩放管结构分别如图1，2所示，三维模型如图3所示。其具体结构参数见表1。定义扩缩比=1／2_l5l。2模型网格划分及边界条件设置2．1三维模型建立及网格划分运用Pro／E软件建立了12种缩放管模型，并用ICEMCFD对各模型进行了网格划分，如图3所示。2．2边界条件的设置管内流动介质为水，边界条件具体设置如下：(1)进口边界：进口速度边界，分别为0．2，图1先扩管结构示意0．5，1和2m／s，所对应的雷诺数船分别为3782，94

8、54，18910和37820；进口温度300K；(2)出口边界：采用出口压力边界