波纹翅片传热与流动特性数值仿真分析

采用数值计算方法,进行了波纹翅片传热与流动阻力特性的仿真研究。计算了波纹翅片上下表面换热系数沿着流动长度方向的变化特性;进行了波纹翅片无量纲曲率半径对换热系数、努塞尔数、管道压降、摩擦因子、管道进出口空气温差等的影响研究,绘制了波纹翅片换热性能评价图。研究结果表明,波纹翅片上下表面换热系数的大小沿着翅片长度方向呈现正弦形式波动,波动幅值逐渐较小;无量纲曲率半径的减小有利于提高波纹翅片的换热效果,但波纹翅片内空气流动的阻力也随之增大;换热性能评价图显示波纹翅片换热性能的增长率小于流动阻力的增长率。该研究内容为机车及动车组板翅式换热器空气翅片选型提供参考。     

典型波纹翅片单元流动与传热特性的数值研究

以两种典型的波纹翅片单元为研究对象,在合理简化条件下给出了物理模型和数学模型,通过流固界面的传热耦合,对不同进口风速下波纹翅片单元的流动及传热和阻力特性进行了数值研究.通过对传热系数,Nu数、压降以及涡量分布的对比分析,结果表明:人字形翅片的传热性能优于波浪形翅片,而流动阻力性能却没有明显的劣势,其主要原因是翅片流场中涡流的产生与耗散存在差异.     

强制对流开槽翅片的传热性能研究

实验研究了强制对流条件下光滑翅片、水平槽翅片、竖直槽翅片及交叉槽翅片的传热性能。结果表明,四种翅片中,交叉槽翅片的平均对流传热系数最高,比光滑翅片高出１５％～２５％。分别得出了四种翅片的努塞尔特数、雷诺数、翅片高度与间距之比以及翅片长度与间距之比表示的无量纲传热准数关系式。     

顺排H型翅片圆管的传热与流动分析

通过模拟计算并比较数据得出结果：随着迎面风速增大,Re 数增大,Nu 数增大,摩擦系数f 减小,传热热阻R 也减小;随着翅片间距增大, Nu 数减小,摩擦系数f 减小,对传热热阻R 的影响较小;随着翅片厚度增大,Nu 数增大,摩擦系数f 明显减小,传热热阻R 也显著减小;随着翅片高度增加,Nu 数增加,摩擦系数f 也增加,而传热热阻R减小,在本文中研究的影响因素中优先考虑的因素为：翅片间距、翅片厚度及翅片高度。     

锯齿形翅片扁管内流体流动及传热特性研究

为研究翅片节距与翅片切开长度参数对锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性的影响,建立了9组不同锯齿形翅片参数的冷却扁管导热与流动换热耦合计算模型。采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对锯齿形翅片的微通道进行仿真模拟,得出了锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性。通过9种锯齿形翅片扁管管内流体压降和传热系数的对比分析,运用冷却扁管综合性能评价方法 h/ΔP,得出了不同锯齿形翅片参数对扁管综合性能的影响规律。研究结果表明,适当减小翅片节距同时增大翅片切开长度能获得更好的流动与传热综合性能,从而可为锯齿形翅片的结构设计提供重要参考。     

矩形翅片椭圆管流动与传热数值研究

利用Fluent软件,在矩形翅片椭圆管尺寸给定的情况下,对椭圆管几何中心发生偏置的管外空气侧层流流动与换热进行数值研究,分析偏置距离与椭圆管短轴半径之比Δx/b和空气流速u对翅片管空气侧换热和流动的影响。结果表明,在计算的u范围内,随着u的增加,努赛尔数Nu逐渐增加,Δx/b=0. 5的翅片管努赛尔数Nu比Δx/b=-0. 5的翅片管增大约4. 83%～8. 7%;阻力系数f的变化不是特别显著,Δx/b=0. 5的翅片管阻力系数f比Δx/b=-0. 5的翅片管增加约4. 0%。就翅片效率而言,Δx/b=-0. 5时翅片的效率最高;就散热量而言,Δx/b=0. 5的翅片管比Δx/b=-0. 5的翅片管散热量增大2. 36%～4. 43%。     

翅片热板散热器的传热数值模拟研究

采用有限元法,应用ANSYS软件的热分析功能对翅片热板散热器的传热性能进行了数值模拟,并计算出该散热器表面的瞬态温度变化曲线,与实验测试结果吻合得较好.最后的研究结果表明:所研制的新型功率电子元器件翅片热板散热器散热性能良好,具有良好的启动性能和等温性能.     

散热器翅片结构对流体流动及换热过程影响的数值仿真研究

用CFD软件FLUENT对散热器常用的平翅片和波纹翅片表面的流体流动及换热过程进行了数值模拟,获得了翅片表面的流场、温度场、压力场以及换热量、换热系数的变化规律。模拟结果表明在相同气流量的条件下,波纹翅片的压力损失比平翅片的大,平均表面换热系数及换热量均比平翅片的高,翅片的形状结构对流场分布和强化换热效果的影响较大。     

倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟

提出了一种圆管倾角渐增波纹翅片的管翅式换热器,利用FLUENT软件对其空气侧的流体流动和换热过程进行了数值模拟,得到了翅片通道中心面上的温度场和压力场的分布情况及平均传热系数、努赛尔数与速度的关系。并将其强化传热效果与倾角均匀波纹翅片换热器进行对比分析,结果表明倾角渐增波纹翅片比倾角均匀波纹翅片的传热效果更好,更节能。     

基于CFD仿真的分流翅片液冷板传热特性研究

锂离子电池的化学过程将产生大量的热,必须对产生的热量进行管理,防止温度过高导致电池性能衰减.针对具有分流翅片液冷板的方壳锂电芯模组建立了三维模型,并对模组在1C、2C和3C的放电倍率下,仿真研究动力电池模组的温度分布和液冷板内部的传热特性.结果表明,模组顶部温度高于底部温度,并且随着放电倍率增大,模组最大温差也增大,而电芯平均温度分布情况相似.冷却液温度由入口到出口处逐渐升高,分流翅片有效加强了冷却液的局部流动,提高了冷却液与电芯的传热效率.     

波纹管内流动与换热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致.同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据.     

整体翅片叉排热管散热器的传热特性研究

针对三维坐标系下,整体翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究.分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对努塞尔数、流动摩擦因数和热阻的影响.管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为20mm、24mm和28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦因数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦因数增大,换热能力提高,而热阻基本为增加趋势;当热管排列方式从4-3叉排变为3-2叉排后,摩擦因数增加,但Re较大时,摩擦因数趋于相同,换热能力明显下降,但热阻呈下降趋势.     

翅片热板散热器的传热研究

在已设计的翅片热板散热器基础上进行了传热性能实验,对于充装不同工质、工质充装量、翅片热板散热器的工作方式等因素都进行了较深入的传热测试,分析这些因素对翅片热板散热器传热性能的影响.同时对翅片热板散热器的瞬态和稳态传热性能也进行了实验测试,分析了瞬态、稳态表面温度变化曲线,并进行了传热性能比较分析,讨论了工质充装量、倾斜角度等对翅片热板散热器传热性能的影响.     

Numerical investigation of fluid flow and heat transfer characteristics in a helically-finned tube

In order to investigate the characteristics of flow and heat transfer rate in a Helically-finned tub (HFT), we used continuity, momentum and energy equations under a steady, three-dimensional and incompressible fluid flow assumptions. For the performance metrics, we considered the Darcy friction factor, Colburn j-factor, volume goodness factor and area goodness factor of the HFT. We could also evaluate the effect of geometry parameters on the results of local pressure coefficient, fluid vorticity and Nusselt number of the HFT. We carried out the CFD calculation for a range of laminar flow (Re = 100) and turbulent flow (Re = 2000 and 10000). In a laminar and turbulent flow regime, the friction factor increases with increasing the each geometric parameter. While the Colburn j-factor decreases as increasing these geometric parameters. Consequently, the thermal performance of HFT is poorer than that of single straight circular tube type because of having a small volume and area goodness factor as increasing the Reynolds numbers.     

Numerical study on flow and heat transfer characteristics of air-jet cooling system

Journal of Mechanical Science and Technology - The present study aims to numerically analyze the cooling characteristics of the air-jet array in designing more efficient air-cooling system. Heat...     

螺旋槽管内传热及阻力特性的数值研究

为了深入分析螺旋槽管内传热及阻力特性,基于Fluent对16根具有不同结构参数的单头螺旋槽管进行了数值研究。分析了雷诺数Re、槽深e和螺距p对螺旋槽管内传热及阻力特性的影响,结果表明,在研究的雷诺数Re范围内(10000~45000),螺旋槽管的努塞尔数Nu是光管的1.34~2.01倍,且随Re的增加而增加;阻力系数f是光管的2.01~6.40倍,随Re的增加而减小;Nu和f随e的增加而增加,随p的增大而减小。通过回归分析,得到了螺旋槽管传热和阻力的准则关联式,供相关工程设计参考。     

A study on heat transfer characteristics for staggered tube banks in cross-flow

Cross-flow over tube banks is commonly encountered in practice in heat transfer equipments. The local and average heat transfer characteristics for staggered tube banks are investigated in the present study. A naphthalene sublimation technique is employed to obtain the local heat transfer coefficients, and experiments are performed for various tube spacings, tube locations and Reynolds numbers. The variation of the local heat transfer coefficients is quite different from the first tube to the third tube, but they are similar afterwards. The average Nusselt number increases more than 30% and 65% on the second and third tubes, respectively, in comparison with that of the first tube. And the empirical correlations for average heat transfer coefficients are compared with the conventional heat transfer correlations.     

Numerical study of fluid flow and convective heat transfer characteristics in a twisted elliptic tube

We investigated the flow and heat transfer characteristics in a Twisted elliptic tube (TET). The effects of geometry parameters such as the aspect ratio and number of rotations in the TET were analyzed comparatively using three-dimensional (3-D) numerical simulation. We also solved numerically the conservation equations of continuity, momentum, and energy in the TET. Fully developed flow in the TET was modeled using the realizable k-ε turbulence model and steady incompressible Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations. The simulation was performed for Reynolds numbers of 100, 1000 and 10000. The pressure drop and the heat transfer of the TET were assessed in terms of the Darcy friction factor and Colburn j-factor, and overall performance was evaluated using the area and volume goodness factors.