响应面分析翅片参数对含内热源封闭腔内对流-辐射耦合传热特性的影响

作     者：第五嘉玮 王烨 胡润鑫 DIWU Jiawei;WANG Ye;HU Runxin

作者机构：兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070 

出 版 物：《兵器装备工程学报》 (Journal of Ordnance Equipment Engineering)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：117-127页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51476073,52066009) 甘肃省自然科学基金项目(21JR7RA304) 兰州交通大学基础研究拔尖人才项目(2022JC48) 甘肃省高等学校产业支撑计划项目(2023CYZC-38) 

主　　题：封闭腔 对流-辐射耦合传热 多参数优化 响应面法 数值模拟 

摘      要：为研究内置翅片参数对含内热源封闭腔内自然对流-辐射耦合传热的影响,在是否考虑内壁面辐射效应的基础上,对不同翅片单参数下腔内传热能力进行了数值分析对比,并就翅片多参数交互作用对腔内对流-辐射耦合传热效果的影响进行了响应面分析。结果表明:一定强度的壁面辐射有利于改善热源表面和冷壁面的对流换热效果。壁面辐射使得翅片附近的冷壁面局部Nu数波动程度有所增强,冷壁面平均Nu数相比无翅片工况最高提升了16.74%;无论是否考虑辐射,翅片单参数变化,翅片长度l对热源表面平均Nu数的影响最为显著,最优翅片单参数均依次为:θ=120°、l=0.02H、a=0.75H,考虑辐射对应的热源表面平均Nu数提升率η更高,分别为10.15%、11.03%、10.48%;引入响应面优化法,分析得出翅片长度与安装高度的交互作用对热源表面平均Nu数影响最显著,腔内对流-辐射耦合传热效率最高的翅片参数组合为:θ=117.94°,l=0.023H,a=0.734H,此时,热源表面平均Nu数为26.50,相比无翅片工况提升了13.15%。所得翅片参数影响规律及多目标优化结果反映各因素交互作用显著度的同时,也为改善工业装置封闭空间内发热元件对流冷却效果提供了理论指导。