文档介绍：中图分类号:TK11 论文编号:1028702 13-S105
学科分类号:080701
硕士学位论文
一种矩形通道内
纵向涡强化传热元件设计研究
研究生姓名申耀阳
学科、专业工程热物理
研究方向强化传热
指导教师韩东教授
南京航空航天大学
研究生院能源与动力学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of energy and power
Design and Investigation on Heat Transfer
Enhancement with Longitudinal Vortex
Generators in a Rectangular Channel
A Thesis in
Engineering Thermal Physics
by
Shen Yaoyang
Advised by
Prof. Han Dong
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
December, 2012
承诺书
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行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
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(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本文在纵向涡强化传热机理基础之上设计改进提出了一种新型的可以产生纵向涡的螺旋
肋,并通过数值计算的方法分析了单螺旋肋的强化传热性能,与单直肋和光滑通道作比较,得
出单螺旋肋的压力降比单直肋高 21%-24%的同时也带来了 22%-31%的换热系数的提高,随后从
温度场、压力场、速度场阐释其纵向涡强化传热内在机理。
确定设计提出的螺旋肋具有较好的强化传热性能后,提出在矩形通道内上下两壁面该元件
的同向、叉向、叉向前后错列三种排列方式,并在一系列雷诺数下计算分析了排列方式对传热
和流动的影响,以同功耗强化传热指标作为衡量,叉向前后错列排列方式的性能指标比其他两
种高出 18%-%,故确定为最佳排列方式,并命名为十字螺旋肋。
在确定十字螺旋肋单元形式后,建立了入口段矩形通道单元的模型,分析雷诺数的变化对
该换热通道的阻力损失和换热系数的影响,从温度场、压力场、速度场角度来分析强化传热内
在机理,并研究了冲角β的变化对流动和换热的影响。与传统不连续十字交叉肋相比,十字螺
旋肋在所研究雷诺数范围内压力损失增加 12%-29%,努赛尔数增加 16%-73%的结果;在此基础
又建立了安装有 10 对十字螺旋肋元件的长矩形通道模型,分析了普朗特数和雷诺数对该矩形通
道的流动和换热的影响,压力损失增长 %-%,努赛尔数增加 %左右。
确定十字螺旋肋的流动与换热规律后,本文又进一步对该元件的几何参数肋高 a、肋宽 b、
肋长 c、旋转升角α和布置个数 n 进行了探讨,建立了 a=1-5mm、b=5/3-25/3mm、c=20-40mm、
α=90°-450°、n=2-10 范围内的若干模型,并在一些列雷诺数下计算不同几何参数的模型的流动
和换热过程,最后得出了各参数变化在不同雷诺数下对压力降和努赛尔数的影响和变化规律。
关键词:强化传热,纵向涡强化传热技术,十字螺旋肋,压力降,努赛尔数
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一种矩形通道内纵向涡强化传热元件设计研究
Abstract
As we all know, heat transfer enhancement technology has been developing quickly since the
ing of the 21st century, which gives a new method of solving the problems of a shortage