【正文】 1 （論文）任務(wù) 書 第 1 頁 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 平直翅片管傳熱與阻力 特性的數(shù)值研究 畢業(yè)設(shè)計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 畢業(yè)設(shè)計（論文）要求： (1) 了解 強化傳熱技術(shù)的發(fā)展、平直翅片管強化傳熱的機理及此換熱設(shè)備在實際中的應(yīng)用 ； (2) 了解翅片管換熱與阻力性能研究進程及國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 ； (3) 了解 用數(shù)值方法研究翅片管換熱問題的優(yōu)越性并掌握數(shù)值解法的基本原理 ； (4) 初步掌握 GAMBIT 軟件構(gòu)建三維模型、劃分網(wǎng)格、使用 Fluent 軟件數(shù)值求解并對實驗數(shù)據(jù)后處理分析的基本方法 ； (5) 初步培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲?素質(zhì)和獨立工作的能力 。 原始數(shù)據(jù)： 平直翅片管式換熱器在空調(diào)制冷、電子器件散熱設(shè)備中最為常 見。通常管子以叉排和順排兩種方式排列，且流動換熱在不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)各不相同，其流場與溫度場可用周期性的流動與換熱模型進行模擬，具體問題如下： 流體橫掠平直翅片管管束，管內(nèi)外流體形成交叉流動，由于管束通道結(jié)構(gòu)的對稱性， 計算區(qū)域的物理模型取整個寬度的一半、間距的一半來進行，橫向尺寸由管間中分面和管子中心縱剖面界定，高度由翅片厚度中分面及翅片間距中分面來界定。所以，本文僅取一個單元周期區(qū)域研究即可（見圖中虛線所圍部分）。假設(shè)流動介質(zhì)為不可壓縮空氣，物性參數(shù)為常數(shù)，忽略重力影響，流動為三維、穩(wěn)態(tài)的層流且已進入周期性充 分發(fā)展段。翅片管基本尺寸保持翅片厚度為 ，管徑 10cm，翅片間距為 ，管排縱向間距為 22mm，橫向間距為 16mm。空氣物性參數(shù)為 ： 第 2 頁 3 3mkg1225ρ ? ， smkg101 .7 8 9 4μ 5 ??? ， KkgJ10 06 .43C p ?? ， ?? ，管外壁面溫度恒定： K318Tw ? 。 計算區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖 第 3 頁 4 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 主要內(nèi)容： 通過對富氧燃燒技術(shù)的認識，了解該技術(shù)對節(jié)能、減排、降耗的適用性；并從技術(shù)、經(jīng)濟兩方面研究該技術(shù)對電站鍋爐的影響 ， 能夠提出解決一些問題的方案或者建議。 第一部分 緒論 第二部分 平直翅片管換熱流動模型建立與分析 該部分主要分析了平直翅片管通道的流動特點，描述了本文所研究對象的構(gòu)建及計算區(qū)域的選取，并討論了相關(guān)參數(shù)的計算方法及模型計算定解條件的確定。 第三部分 平直翅片管數(shù)值模擬及 CFD 簡介 該部分主要介紹了數(shù)值傳熱學理論及常用數(shù)值解法，并分析實驗法、分析法和數(shù)值解法各自的優(yōu)勢；描述了 CFD 理論思想基本概況、利用 GAMBIT 對 計算區(qū)域離散的方法及 FLUENT 數(shù)值算法的選取。 第四部分 翅片管數(shù)值計算結(jié)果及分析 該部分主要針對不同結(jié)構(gòu)尺寸的平直翅片管數(shù)值模擬的結(jié)果（速度場、壓力場及溫度場）進行顯示、并對數(shù)據(jù)整理，分析其各因素對翅片管換熱與阻力特性的影響。 第五部分 結(jié)論 學生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）： 畢業(yè)設(shè)計一份 第 4 頁 5 主要參考文獻（資料）： 1. 李祥華，宋光強．幾種新型換熱器的特點及使用狀況對比 [J]．化肥工業(yè)． 2020， 9(1)： 7880． 2. 劉衛(wèi)華．百葉窗型和波形管片式換熱器性能實驗研究 [J]．石油化工高等學校學報． 1996， 9（ 2）： 4953． 3. 孟繼安．基于場協(xié)同理論的縱向渦強化換熱技術(shù)及其應(yīng)用 [D]．北京：清華大學航天航空學院， 2020， 15． 4. 陶文銓．計算流體力學與傳熱學 [M]．西安：西安交通大學出版社： 1991． 47． 5. 康海軍，李嫵，李慧珍等．平直翅片管換熱器傳熱與阻力特性的實驗研究 [J]．西安交通大學學報． 1994， 28(1)： 9198． 6. 柳飛，何國庚．多排數(shù)翅片管空冷器風阻特性的數(shù)值模擬 [J]．制冷與空調(diào)． 2020， 4(4)： 3033． 7. 宋富強，屈治國，何雅玲等．低速下空氣橫掠翅片管換熱規(guī)律的數(shù)值模擬 [J]．西安交通 大學學報． 2020， 36(9)： 899902． 8. 徐百平，江楠等．平直翅片管翅式換熱器減阻強化傳熱數(shù)值模擬 [J]．石油煉制與化工． 2020，9(37)： 4549． 9. 屈治國，何雅玲，陶文銓．平直開縫翅片傳熱特性的三維數(shù)值模擬及場協(xié)同原理分析 [J]．工程熱物理學報． 2020， 5(24)： 826829． 10. 劉建，魏文建，丁國良．翅片管式換熱器換熱與壓降特性的實驗研究進展 [J]．制冷學報． 2020，(3)： 2530． 專業(yè)班級 熱能 0703 班 學生 張 謙 要求設(shè)計（論文）工作起止日期 2020 年 3 月 14 日至 2020 年 6 月 18 日 指導教師簽 字 日期 2020 年 3 月 10 日 教研室主任審查簽 字 日期 2020 年 3 月 10 日 系 主 任 批 準 簽 字 日期 2020 年 3 月 10 日 I 平直翅片管傳熱與阻力特性的數(shù)值研究 摘 要 平直翅片管式換熱器作為熱力系統(tǒng)和制冷空調(diào)裝備中的一個重要部件，對其換熱性能的研究一直是科研人員熱衷的課題。盡管它在結(jié)構(gòu)的緊湊性、傳熱強度和單位金屬消耗量等方面遜于板式或板翅式換熱器，但平直翅片管換熱器以其能承受高溫高壓、適應(yīng)性強、工作可靠、制造簡單、生產(chǎn)成本低、選材范圍廣等優(yōu)點，仍在能源、化工、石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。因而，對其翅片管束通道內(nèi)的流動與傳熱問題的研究具有十分重要的意義。 本文針對平直翅片管內(nèi)的流動特點，主要對以下內(nèi)容進行研究：簡單概 述平直翅片管研究的動態(tài)及現(xiàn)狀，并在對比分析對其進行實驗法、分析法及數(shù)值方法的優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，確定本文采用數(shù)值方法，使用 GAMBIT 軟件對不同結(jié)構(gòu)尺寸的平直翅片管建立物理模型，并通過 軟件對其翅片管通道內(nèi)的流動進行數(shù)值模擬，計算 Re 數(shù)與努塞爾數(shù) Nu、阻力系數(shù) f 的關(guān)系，分析流動參數(shù) Reynolds 數(shù)、翅片間距、管排數(shù)、翅片管管排間距（橫向間距和縱向間距）等因素對平直翅片管流動與換熱性能的影響，探討不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)的流動特征及阻力特性，為工業(yè)應(yīng)用上平直翅片管結(jié)構(gòu)的設(shè)計和改進、優(yōu)化分析提供理論依據(jù)。 關(guān) 鍵字 ： 數(shù)值模擬；平直翅片；層流流動；流動換熱 II Numerical Study on Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Plainfinned Tube ABSTRACT As plainfinned tube is an important ponent for thermal systems and refrigeration and air conditioning equipment， the study for its heat transfer performance is always a hot topics for researchers． Although its pact structure， heat transfer efficiency are lower than plate or platefin heat exchangers， plainfinned tube heat exchangers have also being widely used in the energy， chemical， oil and other industries for its many advantages which contained withstand high temperature and pressure， adptable widely， reliable， simple manufacturing， low costs and wide selection． Thus， studies for the flow and heat transfer of finned tube bundles are of great significance． Aim at the flow characteristics of plainfinned tube， this paper will study the followings： Simplely overview the study progress and present stuation of plainfinned tube，and on the basis of parative analysis the goods and bads of three research methods：experimental， analysis and numerical method． we determine use Gambitsoftware to bilud physical model for different size tube structures， and use to study the flow in the finned tube channel， then calculate the relationship between Re and Nu number，f(resistance