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。     

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。     

翅片换热器的数值模拟与结构优化

以某雷达环控系统中发生泄漏的翅片换热器为研究对象,通过扫描电镜,对铜管进行失效分析。针对问题所在,对结构进行优化,提出均匀波纹和渐增波纹两种结构的换热器。利用ICEPAK软件进行热仿真分析,并对新旧换热器进行试验验证。旨在通过仿真分析,在保证换热量的基础上能够满足使用要求。结果表明:在相同条件下,渐增波纹翅片在所讨论的几种翅片管换热器中综合换热性能最优,与原先带内螺纹槽结构换热器换热量最为接近,并且试验未发生泄漏,能较好地满足优化设计要求。     

干湿工况下波纹翅片管换热器空气侧特性的对比

对7个带亲水层和3个不带亲水层波纹翅片管换热器在析湿工况下空气侧的换热压降特性进行了试验研究,在不同的入口风速和入口相对湿度下比较了干湿工况下的空气侧特性。结果表明,对带亲水层的波纹翅片,析湿工况下的压降显著地高于干工况下的;当入口风速小于0.5 m/s时,湿工况下的换热性能低于干工况下的,当入口风速增加到2.0 m/s时,湿工况下的换热性能则强于干工况下的。析湿工况下带亲水层波纹翅片的换热性能比不带亲水层波纹翅片的偏低一些,但是表面涂上亲水层可以大大降低空气侧的压降。提出析湿工况下波纹翅片管换热器空气侧的换热和压降关联式,平均误差分别为8.70%和7.90%,可用于设计波纹翅片管换热器或者评价它的性能。     

椭圆管开缝翅片换热表面特性的三维数值分析

研究了平片圆管表面,开缝片圆管和开缝片椭圆管表面的流动和换热特性。翅片表面的缝为辐射布置,下游布置较多的缝。椭圆管的长短轴之比为2.25,与圆管具有相同的周长。研究结果表明,两种开缝片的换热量远大于平片,椭圆管开缝片的压降低于圆管开缝表面。在泵功消耗减少2.5%时,椭圆管开缝的换热量比圆管开缝高7%。椭圆管虽不能改善温度梯度和速度场的协同,然而压降远低于圆管开缝片,使其具有较好的综合特性。     

正弦波纹翅片管换热器传热和阻力特性的试验研究

对不同翅片间距、不同管排数的9个正弦波纹翅片管换热器元件进行了试验研究,给出了工业常用雷诺数范围内各元件翅片侧空气的换热和阻力性能关联式。文中还给出了包括翅片间距及管排数影响的通用关联式,为设计和选用正弦波纹大套片换热器提供了依据。     

应用CFD汽车发动机散热器冷却性能影响分析

散热器是汽车发动机冷却系统重要的组成部分,直接影响到发动机的正常工作。采用流体动力学理论计算方法和CFD软件对散热器的传热特性进行计算分析与数值模拟。基于CFD建立散热器单元的分析模型,对其传热特点及传热系数进行分析;对散热器整体进行建模分析,得到散热器内部速度场、温度场和压力场的仿真分析,得到的仿真结果与冷却系统试验台数据进行对比分析;在此基础上,利用模型分析翅片尺寸,主要包括翅片厚度δ、翅片间距L_p、翅片间隙L_a、翅片宽度L_h、翅片长度L_d等参数对散热性能的影响规律。结果可知:散热器单元随着外部冷却空气流速的增加,换热系数升高;试验与仿真结果的分析误差控制在3%以内,说明模型分析的准确性;随着翅片宽度增加,翅片表面传热系数会有一定程度的提高;翅片长度及翅片间隙过大或过小都会使翅片表面传热系数有所下降;而随着翅片间距和翅片厚度的增加,相关参数则减小;分析内容和结果为此类设计提供参考。     

翅片厚度对散热器散热性能影响分析

本文采用Fluent软件,在不同的空气工况下,对三组不同的散热器翅片厚度进行模拟仿真计算,得到不同厚度下翅片的温度及换热系数。研究发现,在相同的空气工况下,翅片厚度等于0.16mm时,翅片换热系数最大,传热最好,综合性能最优。这为散热带翅片的优化提供相应的参考。     

板翅式换热器中新型微凸翅片结构设计及性能分析

为提高翅片区域的换热效率、改善板翅式换热器的整体换热性能,提出了一种新型微凸翅片结构。基于结构参数多采样点处的热力学性能仿真结果构建近似模型,以翅片热功率最高为优化目标、压降为约束,使用序列二次规划法确定了微凸体结构参数（微凸高度、微凸夹角、微凸开口长度）的最优值;对微凸体排列间距、排列方式进行优化,确定了改进微凸翅片结构的具体参数值。通过对翅片流道内温度场、压力场分析,以及与相同尺寸的平直翅片的换热性能对比,验证了所提出的新型微凸翅片结构的有效性。     

百叶窗角度对管带式中冷器传热与阻力特性影响研究

根据影响中冷器综合性能的因素,建立了四组不同开窗角度的百叶窗翅片计算模型,采用Fluent软件,SIMPLE算法和标准k-ε模型对传热特性和阻力特性进行了仿真分析,得到不同开窗角度下中冷器空气侧的温度、压力和换热系数,及中冷器综合性能评价因子。研究发现换热主要集中在百叶窗前端,阻力损失主要集中在翅片区域;压降随着开窗角度的增大而增大;在相同的工况条件下,开窗角度为27°时,翅片表面传热系数最大,具有更好的综合性能。计算结果为中冷器散热带结构设计提供了参考。     

平直翅片热管散热器的正交数值模拟优化

文中以平直翅片热管散热器为研究对象,研究了翅片厚度、翅片间距、翅片高度、翅片宽度和热管直径 5 个结构参数对翅片换热性能和阻力特性的影响,采用正交实验设计的方法设计了上述结构参数的 15 个组合方案,利用 CFD 数值模拟的方法对每个组合方案下翅片的流动换热性能进行了模拟。以努塞尔数 Nu 、阻力系数f、传热性能综合评价指标(Performance Evaluation Criteria, PEC)作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析挑选出性能最优的组合方案。 该方法能快速获得散热器结构的优化方案,并分析出主要影响因素,对工程应用有一定的指导意义。 结果表明:影响 Nu 和 f 的最主要因素是热管直径,影响 PEC 的最主要因素是翅片厚度。 对于本文研究的散热器,其最优参数组合方案为:翅片厚度为 0. 6 mm,翅片间距为 2. 2 mm,热管直径为 6 mm,翅片高度为 65 mm,翅片宽度为 28 mm。     

波纹型叠片式空气冷却器传热与空气流动阻力性能的试验研究

叠片式翅片管空气冷却器是一种高效、紧凑的空气换热高备。对新开发的第二代波纹型叠片进行了传热及阻力性能的测试，获得了一系列试验工况下的传热和管外空气流动阻力数据，通过计算得出了管外换热准则关系式和空气流动阻力准则关系式，并与第一代平片型叠片的试验结果进行对比。结果表明，两种翅化比的波纹型叠片在常规换热工况下的传热性能相当，但比平片型叠片均提高了约9％；当翅化比相同时波纹型叠片的空气流动阻力比平片型叠片增大18％左右，但适当改小翅化比后，波纹型叠片在传热性能不降低的情况下，空气流动阻力可降低至仅比平片型叠片大2．5％左右。     

百叶窗翅片车辆散热器性能研究

通过数值模拟方法对百叶窗翅片散热器流道中流体的流动和传热性能进行研究,将数值模拟结果与文献实验关联式计算结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性。将百叶窗翅片散热器的翅片间距与百叶窗间距两者关联起来,分析了其比值Fp/Lp和百叶窗倾角对于百叶窗翅片流道传热和压降性能的影响。而后分析了百叶窗翅片结构参数对于百叶窗流道间流体流动效率的影响。研究表明,百叶窗翅片的传热系数和压降随着Re数的增大而增大,随着百叶窗翅片间距与百叶窗间距比值Fp/Lp的增大而减小,随着百叶窗倾角的增大而增大。流动效率随着Re数的增大而增大,随着百叶窗翅片间距与百叶窗间距比值的增大而减小,随着百叶窗倾角的增大而增大。     

扁管空冷器翅片结构优化研究

基于带翅片的扁管空冷器的传热过程,对带翅片的扁管建立模型,并利用该模型在不同的翅片长度及不同风速下进行数值模拟,分析了翅片长度的选择与迎面风速的关系。分析结果表明,当翅片长度增加到一定值后,通过增加翅片长度的手段来强化换热性能收效很小;在低迎面风速下,翅片长度不要过长;在高迎面风速下,仍存在较大的传热温差,空气出口温度的增加只能通过增加翅片长度来完成。     

水冷盘式制动器散热结构优化

为提高水冷盘式制动器散热性能,基于强化对流传热原理,通过添加扰流柱对制动器散热结构进行优化,设计了4种扰流柱散热结构,运用CFD方法模拟制动盘流固耦合传热过程,采用Fluent软件进行热流固耦合仿真计算,获得制动盘温度特性和换热特性以及流动阻力特性,并使用综合性能评价因子对不同扰流柱散热结构进行评价。结果表明:通过在安装盘水槽内添加扰流柱可以有效地提高水冷盘式制动器的散热效果;在相同的工作条件下,正三角形扰流柱散热结构的盘面温度最低,平均努塞尔数与流动阻力最高,其综合散热性能较圆形、椭圆形以及水滴形扰流柱散热结构分别提高了3.4%,2.4%和4.4%,较无扰流柱散热结构提高了6.7%,正三角形扰流柱散热结构具有更好的综合散热性能。研究结果为水冷盘式制动器散热结构的优化设计提供了参考。     

空冷器板翅式传热元件翅片高度的优化计算

为了探究板翅式传热元件翅片高度对传热、压降的影响,以某装置冷却项目为工程实例,采用板翅式空冷器进行设计,应用数学解析方法,经计算比较,翅片高度为14 mm时,单台设备的传热系数与换热面积的乘积达到最大,节省投资;翅片高度为22 mm时,单台设备的空气侧单位压降的总传热系数最大,操作费用较低。翅片高度的选取需综合考虑初期设备投资和后期操作费用的关系。     

铜翅片管热水器的特性研究

以铜翅片管换热器为研究对象,通过合理的简化模型,以相邻2片换热片(取半片)及其之间的烟气通道作为计算区域,利用流体力学软件CFX对烟气通道的流动状况和换热情况进行了数值模拟。研究了管径、翅片厚度和翅片间距对排烟温度的影响,结果表明随着管径和翅片间距的增大排烟温度升高,随着翅片厚度增大排烟温度降低,排烟温度的升高或降低将影响排烟损失的大小,从而影响热效率。该数值模拟结果对改进翅片结构以提高热效率有一定指导意义。     

内翅式套管相变蓄热器蓄热特性的模拟研究

翅片的添加可以有效改善相变蓄热速率低的问题,研究翅片结构参数对蓄热器强化蓄热的影响具有重要意义.该文采用FLUENT软件对内翅式套管相变蓄热器蓄热特性进行模拟研究,考虑自然对流作用下,探讨了蓄热器内翅片个数,翅片高度,翅片厚度等因素对石蜡蓄热过程的影响.研究表明:自然对流在内翅式套管相变蓄热器蓄热过程中发挥重要作用;翅...