正弦型波纹管强化传热机制的数值分析-南京工业大学学报（自然科学版）.PDFVIP

第３６卷第４期 南　 京　 工　 业　 大　 学　 学　 报　 （自然 科 学 版） Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．４ ２０１４年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＪＩＮＧＴＥＣＨ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｊｕｌｙ ２０１４ － ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７６２７．２０１４．０４．０１１ 正弦型波纹管强化传热机制的数值分析 陈　 瑶，顾伯勤，周剑锋，吴士伟 （南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 ２１１８００） 摘　 要：基于Ｆｌｕｅｎｔ软件建立了正弦型波纹管内流体的数值分析模型，研究了湍流状态下管内流体的流动与传热 特性，分析了波纹管不同结构参数及流体进口速度对管内强化传热性能的影响规律。 研究表明：当雷诺数Ｒｅ相同 时，正弦型波纹管内流体的平均努赛尔数Ｎｕ是其当量直径光管的１６５～２６７倍，且当Ｒｅ 约为２８０００时，传热效果 最佳；波高、波长对波纹管强化传热均有较大影响，在高雷诺数条件下，经过结构优化的波纹管能使回流区与主流 区交界处形成不稳定的剪切层，此时传热效果达到最优。 关键词：正弦型波纹管；强化传热；数值模拟 － － － 中图分类号：ＴＫ１２４　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：１６７１ ７６２７（２０１４）０４ ００５８ ０６ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｔｕｂｅｓ ＣＨＥＮ Ｙａｏ，ＧＵ Ｂｏｑｉｎ，ＺＨＯＵＪｉａｎｆｅｎｇ，ＷＵ Ｓｈｉｗｅｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｌｏｗ ａｎｄｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｔｕｂｅｓｕｎｄｅｒ ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｗｅｒｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ Ｆｌｕｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｉｎｌｅｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｕｂｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅａｎ Ｎｕｓｓｅｌｔ ｎｕｍｂｅｒ （Ｎｕ）ｉｎｔｈｅｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｔｕｂｅｗａｓａｂｏｕｔ １６５⁃２６７ｔｉｍｅｓａｓｍｕｃｈ ａｓｔｈａｔ ｉｎｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｔｕｂｅｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ （Ｒｅ） ｅｑｕａｌｅｄ ａｂｏｕｔ ２８０００．Ｔｈｅ ｗａｖｅ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｔｕｂｅ ｈａｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ， ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｏｎｅｗｈｅｎ ｔｈｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒｆｏｒｍｅｄ ａｔ ｔｈｅｊｕｎｃｔｉｏｎ