斜截椭圆柱式涡流发生器强化传热机理的研究

作     者：汤俊洁 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪健生

授予年度：2006年

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] 

主      题：椭圆柱体涡流发生器 强化传热 减阻 大涡模拟 

摘      要：被动式强化传热技术不仅可以提高换热设备的效率、减少设备的重量和体积,而且无需外加动力消耗,符合节能的要求;因此在各个领域得到广泛的应用。本文将被动式强化传热方式之一的斜截椭圆柱涡流发生器布置在矩形槽道中,研究分析了槽道中强化换热与流动阻力之间的增长比率关系,期望从中得到最优化的模型。 首先,本文将矩形空槽道作为基准模型,设计了五种斜截倾角不同的椭圆柱体式涡流发生器,将椭圆柱体以矩阵的形式布置在矩形槽道中;然后采用湍流模型进行了数值模拟,分析各种槽道的速度、温度、压力和涡量等参数变化规律,对影响对流换热系数和压力损失的各种因素进行了分析与讨论。提出一种新的评价指标,利用该指标对布置涡流发生器的槽道与空槽道的强化传热和流动减阻综合效果进行了对比,选择了最优化模型。 本文还对所选择的最优化模型进行了大涡模拟,对布置涡流发生器槽道中的传热与流动特性进行了研究。通过对速度、温度、压力、涡量等参数的瞬态特性的分析,发现了温度场中与速度条纹相类似的温度条纹结构,分析了流场参数与温度场参数的相互作用与影响,归纳总结了涡流发生器的强化换热机理对流动阻力的影响,为进一步研究涡流发生器对流场与温度场的被动控制奠定了基础。