小尺度圆柱涡流发生器的传热与流动特性.pdfVIP

学兔兔 第51卷第8期 机 械 工 程 学 报 Vo1．51 NO．8 2015年 4 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Apr． 2015 DoI：10．3901／JME．2015．O8．204 小尺度圆柱涡流发生器的传热与流动特性 汪健生 赵云俭 朱 强 (天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室 天津 300072) 摘要：应用大涡模拟对设置小尺度圆柱涡流发生器矩形槽道底面的流动与传热特性进行研究，小尺度圆柱涡流发生器置于湍 流边界层内。分析不同间隙比对槽道流动结构、槽道底面Nusselt数、摩擦因数以及综合性能系数的影响。此外，采用大涡 模拟所得槽道计算结果与前人直接数值模拟结果一致性很好，验证所采用数值方法的准确性与可靠性。研究结果表明，与未 设置小尺度圆柱涡流发生器的矩形槽道相比，设置小尺度圆柱涡流发生器槽道底面的换热性能可以得到显著提高，同时其流 动阻力的增加亦得到有效抑制。当间隙比为2．0时，槽道底面换热性能最佳，其Nusselt数可提高 18．76％；而当间隙比为0．5 时，槽道底面减阻效果最佳，摩擦因数可减小3．77％。 关键词：大涡模拟；涡流发生器；间隙比；综合性能系数 中图分类号：TK124 HeatTransferandFlow Characteristics0fSmallScale CircularCylinderVortexGenerator WANGJiansheng ZHAOYunjian ZHUQiang (KeyLaboratoryofMedium-LowTemperatureThermalEnergyEfficient UtilizationofMinistryofEducation，TianjinUniversity，Tianjin300072) Abstract：Theflow andheatcharacteristicsoftherectanglechannelbottom wiht asmall-scalecircularcylindervortexgeneratorrae numericallyinvestigatedbylargeeddysimulation(LES)．Thevortexgeneratorislocatedinhteturbulenceboundarylayer．The influenceofga口ratioonhteflow structure，theNusseltnumberandfrication coefficientofthechannelbottom，na dthesynthesis performancecoefficientisprobed．Inaddition，thenumericalchannelresultsby applyingLES arein good agreementwiththe preciousresultsby directnumericalsimulation，which verifiestheaccuracy andreliability ofpresentnumericalmethod．The numericalresultsindicatethattheheattransferperformna ceathtebottom ofchannelwith small—scalecircularcylindervortex generatorissignificantlyimprovedandtheaugmentationofflow resistna ceiseffectivelysuppres