管径渐变的微管换热器流动与传热性能优化

作     者：龚振国 周文杰 蔡博文 王鑫 GONG Zhenguo;ZHOU Wenjie;CAI Bowen;WANG Xin

作者机构：杭州电子科技大学能量利用系统与自动化研究所杭州310000 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：57-67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(No.52276004) 

主　　题：CFD 微管换热器 空气侧传热和摩擦 多目标优化 

摘      要：本文提出了一种管束直径在0.4∼1.0 mm范围内逐渐变化的无翅片微管换热器结构。采用CFD模拟的方法,对管径渐变的微管换热器的空气侧流动和传热性能进行了研究分析。同时,利用已提出的相关经验公式结合NSGA-II算法对流动摩擦因子f和传热性能因子j进行了多目标优化,确定了管径渐变微管换热器的最优结构参数,当纵向管壁间距为0.214 mm,横向间距为1.127 mm,管束直径从外到内依次为0.876 mm、0.746 mm、0.697 mm、0.550 mm时,传热性能因子j达到最大值0.04169,流动摩擦因子f达到最小值0.01270。与等径无翅片微管换热器相比,新型结构不仅降低了压降、提高了换热效率,还节省了金属制造材料和制冷剂充注量。