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第 42 卷第 3 期西安交通大学学报 Vol. 42 №3

2008 年 3 月 J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Mar. 2008
金Ο属Ο泡沫管内强制对流换热的数值模拟
李盈海1 ,2 , 陶文铨1 , 孙东亮1 , 赵长颖1
(1. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 710049 , 西安; 2. 天华化工机械及自动化研究设计院, 730060 , 兰州)
摘要: 对空气在金属泡沫管内的强制对流换热进行了二维数值模拟. 动量方程采用 Brinkman
Forchheimer 扩展达西模型,能量方程采用考虑流体和固体局部不平衡的二方程模型,并用金属泡
沫方形通道的试验数据验证了程序的正确性. 模拟结果表明:金属泡沫管的努塞尔数随孔隙率的减
小或孔密度的增加而增大,且随流体和固体导热系数比值的减小而增大;金属泡沫管的强化换热效
果十分明显,但其压降远大于光管. 数值模拟结果与相关文献的结果符合较好.
关键词: 强制对流;强化换热;金属泡沫管;数值模拟
中图分类号: T K124 文献标志码: A 文章编号: 0253 987X(2008) 03 0261 04
Numerical Simulation of Convective Heat Transfer in Metal Foam Filled Pipes
L I Yinghai1 ,2 , TAO Wenquan1 , SUN Dongliang1 , ZHAO Changying1
(1. State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering , Xi′an Jiaotong University , Xi′an 710049 , China ;
2. Tianhua Institute of Chemical Machinery & Automation , Lanzhou 730060 , China)
Abstract : 2D convective heat transfer enhancement in metal foam filled pipe is numerically simu
lated. The moment um equation is formulated based on the Brinkman Forchheimer extended Darcy
model , and t he energy equations for both solid and fluid are established following t he two
equation non equilibrium model. p utational code is validated by t he experimental data
from metal foam filled channel. The numerical result s show t hat t he Nusselt num