高效螺纹管结构优化数值模拟

现有文献大多研究管内单向螺纹管的结构参数对其传热性能及流阻的影响,鲜有报道关于交叉螺纹管的研究。鉴于此,通过数值模拟的方法在雷诺数3 000～40 000范围内,对比分析了18种高效螺纹管的传热性能受螺纹深度、螺旋角度和螺纹间距的影响。分析结果显示:高效螺纹管由于交叉螺旋线使得壁面产生一定的宏观变形,进而产生一个持续的湍流导致边界层减薄,管内螺旋线并没有使管内流体产生旋转流动,管内平均ηu(切向分速度与初始速度的比值)几乎为0; 6#管(螺旋角度为25°,螺纹深度为1. 0 mm)的强化效果最好,但流阻系数也随着雷诺数的增大而变大;高效螺纹管螺旋角的最佳范围在20°～30°,在此区间内较小的螺纹深度会得到较大的努塞尔数。研究结果可为高效螺纹管的结构设计及制造提供参考。