圓管螺旋流的流動與傳熱數(shù)值模擬(參考版)
2024-11-10 02:30本頁面
【正文】 同時旋流增加了流體的流動路徑 ,相當于增加了傳 熱面積和傳熱時間 .對于管內(nèi)旋流來說 ,切向速度的分 布有其自身的規(guī)律 ,即在靠近壁面區(qū)域 ,切向流速因壁 面的影響反而隨徑向距離的增大而降低 ,這樣在越靠近 壁面的流層 中 ,流體質(zhì)點所受的離心力越小 .離壁面稍 遠的流體質(zhì)點 ,因經(jīng)受較大的離心力 ,將向壁面方向移 動 .與此相應(yīng) ,直接緊靠壁面的流體層將向離開壁面的 方向移動 .因此 ,在靠近壁面的流體層中 ,離心力的作 用將使流體的湍流混合加強 .這對于強化管內(nèi)的換熱 是有利的 . 熱能工程工業(yè)加熱第 36卷 2020年第 3期 192429 Re( 10) (a)短管 (^)隨忍的變化曲線 0 胎 ( 103) (b)短管 ()隨船變化曲線 03 19242919 如 ( 103) 2429 如 ( 103) (d)長管 E(H)月苞胎的變化曲線 (c)長管 E)隨 RP 變化曲線 192429 胎 ( 103) (c)短艤碹化曲線 一 — — 圖 ll短管與長管的 e(h),E(),E隨 RP 的變化曲線 4結(jié)論 利用 FLUENT軟件對圓管螺旋流的對流換熱情況進 行了數(shù)值模擬 ,得出以下結(jié)論 : (1)螺旋流的換熱效果優(yōu)于無旋流 ,在工業(yè)換熱器 的流速范圍內(nèi)其換熱能力可以提高 8%,2O%.且隨著 速度的增加 ,換熱能力的增幅加大 . (2)局部起旋的螺旋流的換熱在管道的入口段明顯 優(yōu)于無旋流 ,局部起旋的螺旋流適用于短管 .局部對流 換熱系數(shù)隨旋流的衰減急劇減小 . (3)圓管螺旋流管內(nèi)速度場分布與圓管無旋直流管 相比 ,發(fā)生了根本性的變化 .流體的流動為非常有規(guī)律的 三維螺旋線旋轉(zhuǎn)流動 .其中 ,近管壁區(qū)軸向速度的增大 , 有利于邊界層的減薄 。隨胎的增加 ,管內(nèi)不可避免的出現(xiàn)了回 流 ,這也減弱了對流換熱的增加 . (2)短管的 E()隨心的增加而減小 ,長管的情況與 之相同 .原因在于隨 Re 的增加 ,管內(nèi)不可避免地出現(xiàn)了 回流 ,回流的影響 ,使得軸向的速度變緩 ,沿程阻力變小 . (3)短管的琊遭的增 加而增大 ,長管的情況與之相 反 。168。hW0, 當此性能指標 0時 ,可以認為此措施強化換熱的效 果高于摩擦阻力增大的效果 ,此措施經(jīng)濟適用 . 從圖 3上可以清晰地看出局部起旋的圓管螺旋流是 非常有規(guī)律的具有衰減特性的三維穩(wěn)態(tài)運動 ,其運動的 結(jié)構(gòu)與管內(nèi)直流相比發(fā)生了根本性的變化 ,(具有 )同時 存在流體旋轉(zhuǎn)與流線彎曲 ,甚至存在回流 . 圖 3圓管螺旋流的流線圖 (=,Re=4174) 從圖 4可以看出 : (1)軸向速度在入口處基本從中心向兩側(cè)管壁逐漸 增大隨著旋流向下發(fā)展呈現(xiàn)相反的規(guī)律 .軸向動量主要 熱能工程工業(yè)加熱》第 36卷 2020年第 3期 集中在管中心處 ,在管壁處具有最小值 ,軸向速度呈單 峰型分布 ,隨著旋流向 下發(fā)展軸向速度分布曲線愈來愈 i『Ⅱ平坦 . (2)切向速度以管道中心為軸的對稱分布 ,從中心 向兩側(cè)管壁逐漸增大 ,這種對稱并不是嚴格的軸對稱分 布 ,旋流中心與管道中心不重合 .隨著衰減峰值逐漸減 小且向軸線偏移 . (3)徑向速度近似以中點進行反對稱分布 ,隨著旋 流向下發(fā)展徑向速度分布曲線愈來愈加平坦 . 一 { O (4)絕對速度的分布規(guī)律與軸向速度分布類似 ,說 明軸向速度這三個分量中占統(tǒng)治或者主導(dǎo)作用 . (5)徑向速度與軸向及切向速度相比 ,在數(shù)量級上 看 ,要小 一個數(shù)量級 ,說明直徑方向的速度對整個速度 的影響很小 . (6)由于切向速度的存在 ,使得螺旋流的流線以及運 動結(jié)構(gòu)與管內(nèi)直流相比 ,發(fā)生了根本性的變化 ,同時存
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1