扭曲管性能数值模拟及公式拟合

扭曲管是一种高效的管程强化传热管。对这一管形的传热性能及流阻性能进行了深入地数值模拟研究。结果表明,与普通圆管相比,扭曲管由于其结构的特殊性,使得管内介质不断冲刷管壁,造成扭曲管管壁附近传热边界层厚度减薄的现象,提高了管内介质对流传系数,传热效果明显增强。此外,在相同雷诺数下,扭曲管的管内对流传热系数比圆管高30%,而综合性能高出30%~35%。在此基础上,对扭曲管的结构尺寸(截面比例ai/bi和螺距s)进行了研究,扭曲管结构尺寸对其传热及流阻性能的影响较大,在模拟范围内,截面比例ai/bi=2或螺距s=100 mm的扭曲管综合性能最优。最后,通过对数值模拟的数据进行处理,拟合出统一的扭曲管管内Nu和ΔP公式,对工程设计有较大指导意义。

Numerical Simulation and Performance Formula of Twisted Tube