波浪管内流场与传热及阻力特性数值模拟.pdf

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1、第４８卷第７期原子能科学技术Vol．４８，No．７２０１４年７月AtomicEnergyScienceandTechnologyJul．２０１４波浪管内流场与传热及阻力特性数值模拟蔡报炜，王建军（哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：参照波浪管单管换热的实验数据，选用Fluent软件中的不同湍流模型和壁面处理方法，对波浪管换热器的换热系数和压降进行计算，通过比较计算结果，确定可用于波浪管内流动传热特性模拟的计算方法。在此基础上，进一步分析流体在波浪管内部的流场结构和传热特性。分析结果

2、表明：RNGk模型配合增强壁面处理方法得到的计算结果与实验值最为接近；与直管相比，波浪管的换热系数和阻力系数的增加幅度在低Re下较大，而在高Re下较小，其中换热系数和阻力系数增加幅度最大的位置均出现在各弧段交接处，即曲率反向的位置。计算结果可为强化传热管设计及其优化提供支撑。关键词：强化传热；波浪管；数值模拟中图分类号：TL３３文献标志码：A文章编号：１０００‐６９３１（２０１４）０７‐１１９４‐０６doi：１０．７５３８／yzk．２０１４．４８．０７．１１９４NumericalStudyonFlowFieldWithHeat

3、TransferandFlowResistanceinWavyTubeCAIBao‐wei，WANGJian‐jun（FundamentalScienceonNuclearSafetyandSimulationTechnologyLaboratory，HarbinEngineeringUniversity，Harbin１５０００１，China）Abstract：Theheattransferandpressuredropcharacteristicsofwavytubeheatexchangerwereinvestigated

4、numericallywithcommercialcomputationsoftwareFluent．Differentturbulencemodelsandnear‐walltreatmentswerestudied，andtheresultswerecomparedwithexperimentaldatatodeterminethemostappropriateschemeforsimula‐tingthehydrodynamicsandheattransferinwavytubeheatexchanger．Ontheba

5、sisofthis，furtherstudiesonthestructureofflowfieldandtheheattransfercharacteristicsofwavytubeweredone．ItcanbeconcludedthatRNGkmodelcombinedwithenhancedwalltreatmentgivestheclosestresulttotheexperimentaldatecomparedtootherschemes．Comparedtothestraighttube，itcanbeseent

6、hattheincreaseoftheheattransfercoefficientandthefrictionalcoefficientissubstantialinlowRewhilesmallinhighRe，andthepositionswiththehighestheattransfercoefficientandthehighestpressuredroparebothlocatedatthejunctionofarcsegments，wherecurvaturechangesdirection．Thesimula

7、tionresultscansupportthefuturestudyondesignandoptimiza‐tionoftheenhancedheattransfertubes．收稿日期：２０１３‐０４‐２９；修回日期：２０１３‐０６‐２１基金项目：核安全与仿真技术国防重点学科实验室基金资助项目（HEUFN１３０７）；国家自然科学基金资助项目（５１３７６０５２）作者简介：蔡报炜（１９９０—），男，江西九江人，硕士研究生，核能科学与工程专业第７期蔡报炜等：波浪管内流场与传热及阻力特性数值模拟１１９５Keywords：heatt

8、ransferenhancement；wavytube；numericalstudy［４］目前，研究者已开发研制了多种结构形式浪管单管换热器的结构，用三维建模软件的强化换热元件，强化换热元件一般通过扩展UG建立其几何模型，如图１a所示。实验段壳表面、管内插入物和扭曲表面等方式