微型矩形凹槽的长方体通道的减阻和传热特性

作     者：汪健生 庄艳 WANG Jiansheng;ZHUANG Yan

作者机构：天津大学机械工程学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第40卷第1期

页      面：211-217页

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：天津市自然科学基金重点资助项目(No.17JCZDJC31200) 

主　　题：湍流 传热 数值模拟 减阻 微型矩形凹槽 滑移速度 

摘      要：在长方体通道底面沿展向方向间隔设置了微型矩形凹槽,凹槽的深度与边界层尺度相当。采用大涡模拟方法对长方体通道内的流动及传热特性进行研究。数值计算结果表明:在长方体通道内设置的微矩形凹槽可以诱导“突出效应及二次涡,二次涡的作用类似于微型空气滚动轴承,因而可减小流阻,并使传热性能略有提高。研究表明:微凹槽导致了速度滑移,从而有效降低了通道底部附近流体速度梯度;造成低速条纹变宽,使高低速流体的混合受到抑制。微凹槽内产生的二次涡增加了黏性底层的厚度,且二次涡与微凹槽上方流体之间的滚动摩擦代替了壁面与流体之间的滑动摩擦。与没有布置微型矩形凹槽的长方体通道相比,布置微凹槽的长方体通道可在不影响传热效果的前提下达到6%以上的减阻率。