圆柱颗粒结构修饰对填充床内流动和换热特性的影响

作     者：包兴 郭雪岩 

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主　　题：填充床 数值模拟 流动 换热 圆柱颗粒 

摘      要：为研究不同修饰形状的圆柱颗粒对填充床壁面效应及流动换热特性的影响，采用计算流体力学（CFD）方法，对未修饰的“圆柱颗粒及修饰后的“单孔圆柱、“3孔圆柱、“三叶草、“3孔三叶草和“9孔三叶草6种颗粒填充床进行了数值模拟。分析了径向与轴向空隙率分布、流动特性及流动换热性能。结果表明：圆柱颗粒通过内部开孔或外部开槽修饰均能够改善流体流动均匀性；颗粒内部开孔可以减小壁面附近流量占比，且孔洞数量对近壁面流量的影响不显著，但增加孔洞数量会削弱流体径向流动均匀性，同时提升轴向流动均匀性；圆柱颗粒通过外部开槽为三叶草状后可提升传热系数，但显著增加单位压降，圆柱颗粒通过内部开孔后传热系数和单位压降均降低；增加孔洞数量能够提升换热性能，但同时会导致压降增加；综合考虑传热效果和流动阻力，混合修饰的9孔三叶草颗粒具备最高的总换热效率，表现出最佳的综合换热性能。