圓管螺旋流的流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬-文庫吧資料
2024-11-14 02:30本頁面
【正文】 在流體旋轉(zhuǎn)與流線彎曲 ,甚至存在回流 . 一 r/R (a)軸向 r|Rr|R (b)徑向 (c)切向 圖 4Re= 10導(dǎo)入管徑為 從圖 5可以看出 : (1)各個(gè)方向的衰減特性不同 ,軸向衰減速度大于徑 向 . (2)衰減的長度取決于切向速度以及軸向速度 ,同時(shí) 也就表明起旋的方式對(duì)于速度的衰減具有決定性的作用 . 一 般在 20殖右 ,螺旋流急劇衰減完畢 . (3)絕對(duì)速度衰減的擬合公式為 Uo=[ exp(】 軸向速度衰減的擬合公式為 /Uo=+[ exp()】 徑向速度衰減的擬合公式 v/Uo=+ exp(一 )+ exp(一 ) (4)從擬合公式以及衰減曲線來看 ,螺旋流的衰減 符合指數(shù)曲線的規(guī)律 .這為其 他形式的起旋方式的速度 衰減提供了方向 . — ◆ _一絕對(duì)速度擬合 — ■一絕對(duì)速度原始數(shù)據(jù) — ●一軸向速度擬合 一軸向速度原始數(shù)據(jù) — 卜徑向速度擬合 —— ?一徑向速度原始數(shù)據(jù) 20406O8O1 x/d 圖 5導(dǎo)入管徑為 ,Re=14910 各方向速度沿管長衰減及擬合曲線 ^分布特性分析 從圖 6～圖 7,可以看出 (1)螺旋流的局部明顯地要優(yōu)于無旋圓管直流 . 其原因?yàn)槭茌^大的離心力 ,將流體向壁面方向移動(dòng) .與 此相應(yīng) ,在切向速度的作用下直接緊靠壁面的流體層將 向離開壁面的方向移動(dòng) .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(qiáng) ,這對(duì)于強(qiáng)化管 內(nèi)的換熱是有利的 . (2)在某一特定段內(nèi)螺旋流的局部急劇衰減 ,而 這個(gè)特定段的長度與 Re 有很大的關(guān)系 ,在同一條件下 , Re 不同 ,該長度不同 ,其隨 Re 數(shù)的變化成正比 .一般在 20d~右急劇衰減完成 . (3)小導(dǎo)入管的螺旋流的強(qiáng)化傳熱能力要大于大導(dǎo) 入管的強(qiáng)化能力 .其原因?yàn)槭茌^大的離心力 .離心力的 作用將使靠近壁面流體的湍流混合加強(qiáng) . (4)在不同的 Re 下 ,其余條件相同時(shí) ,局部數(shù)具 有相同的分布形式 .差別在于數(shù)值的大小 . 圖 6不同 Re 下導(dǎo)入管徑為 M39。g為重力加速度 ,m/s。媯管徑 ,m。hx為 局部對(duì)流換熱系數(shù) ,w/(m?K). 導(dǎo)出長度為 的圓管內(nèi)的平均換熱系數(shù)為 = 士 dx 式中 :hm為壁面平均對(duì)流換熱系數(shù) ,w/(m 子長度 ,m. 28 (2) ? K)。Twllx為壁面的局部溫度 , K。Cp為定壓比熱容 , kJ/(kg?K)。(3)數(shù)值耗散 .在本次 所有的模擬中 ,均采用六面體網(wǎng)格 .為充分考慮流動(dòng)的 特性 ,在管道內(nèi)設(shè)定邊界層 (邊界層 firstpercent為 60%, b/a~,Rows為 5),在管道的入口段進(jìn)行分段加密 , 螺旋流模擬共 335326個(gè)節(jié)點(diǎn) ,計(jì)算表 明網(wǎng)格進(jìn)一步加密 ,對(duì)結(jié)果分析改變很小 .據(jù)此進(jìn)行不 同速度情況下的模擬 . 本文使用大型 CFD軟件 ,對(duì)圓管螺旋流 進(jìn)行數(shù)值模擬采用三維隱式分離求解 器 ,控制方程的離散 采用有限單元體積法 ,各標(biāo)量的離散值采用單元中心點(diǎn)存 貯 .動(dòng)量分量 ,湍動(dòng)能分量和耗散率均采用具有二階精度 的二階迎風(fēng)插值格式 .壓力 ,速度耦合采用 SIMPLE算 法 ,壓力采用多維線性重建方法重建表面壓力的二階格 式 .迭代過程中向下松弛因子的選取 ,在以下范圍取值 : Ep=～ ,Em=～ ,ek==～ 斂條件為殘差絕對(duì)值 1 10_.. 進(jìn)口邊界 :采用速度進(jìn)口條件 ,撕分別為 ,1, m/s,溫度正 =300K,湍流指定方法選擇 強(qiáng)度和水力直徑 指定方法 .其中 ,湍流強(qiáng)度 =)～ ,DH為水力 直徑 ,對(duì)完全發(fā)展的管流 ,DH= :采用出流 outflow條件 .壁面條件 :管壁采用無滑移的固定壁面 ,壁 面為恒溫加熱 ,溫度 Tw=330K. 3計(jì)算結(jié)
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