表面多孔管强化传热研究及管束内多孔管参数影响分析

作     者：陈新纪 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金志江;钱锦远

授予年度：2024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：表面多孔管 多孔介质 强化传热 流动特性 多孔管束 

摘      要：表面多孔管以其独特结构和卓越性能,在提高能源利用效率和降低系统能耗方面具有巨大潜力。基于微观多孔结构,表面多孔管能够有效增大传热表面积、改善传热性能。本文以表面多孔管为研究对象,从表征体元尺度、宏观区域以及气液相变三个维度综合分析多种参数影响,确定了单管最优参数,并将其用于表面多孔管束研究。利用遗传算法优化了平行管束和垂直管束的布置方式,并研究了不同流动形式下多孔层参数对传热的影响。主要研究内容与成果如下: (1)阐述了表面多孔管的制备方法及其特征参数标定的具体实验方法,同时对表面多孔管的流动传热特性进行了实验研究,并验证了数值模拟结果的准确性。通过实验对比,验证了将表面多孔管简化为二维模型且用多孔介质域替代多孔层的合理性。 (2)基于不同模拟方法从多维度分析了多孔表面流动强化传热,结合多孔表面孔隙率、多孔介质域内流体流速、多孔层厚度以及多孔表面过热度等参数分析,探究了不同参数对于流体流动传热的影响,并根据不同参数下流动换热的表征参数变化确定参数的优选范围。 (3)基于单管优选参数进行模拟并以表面多孔管束流动传热为研究对象,采用遗传算法迭代得到最优布管参数。在最优布管形式下从平行管束流动和垂直管束流动两方面分析了表面多孔管对于流动传热的影响。同时从流体分布、温度分布以及综合性能评价指标分析了表面多孔管多孔层对于流动传热的增强效果,进一步确定了表面多孔管在用于管束时的最优参数。