扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析-高校化学工程学报.PDF

第 29 卷第 1 期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.1 Vol.29 2015 年 2 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Feb. 2015  文章编号：1003-9015(2015)01-0064-08 扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析 1,2 1 1 1 1 朱冬生 , 石仲璟 , 钱泰磊 , 谭祥辉 , 肖静美 (1.华东理工大学 机械与动力工程学院 承压系统安全与科学教育部重点实验室, 上海 200237; 2. 中国科学院广州能源研究所, 广东 广州 510650) 摘 要：为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响，今运用 Fluent 6.3.26 对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟，并编写UDF 程序计算温度 场与速度场的夹角，即场协同角。结果表明： Realizable k-ε 模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的 流场和温度场，努赛尔数Nu 以及摩擦系数f 与实验结果的差别都在 5% 以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程， Nu 和f 都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大，随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析，协同角随Re 的变 化不大，但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异，二次流的出现优化了速度场以及温度场分布， 减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角，实现强化传热。 关键词：扭曲椭圆管；数值模拟；场协同分析；协同角；强化传热 中图分类号：TK124 ；TK172 文献标识码：A DOI ：10.3969/j.issn.1003-9015.2015.01.009 Numerical Simulation and Field Synergy Analysis of Twisted Oval Tube Heat Exchanger 1,2 1 1 1 1 ZHU Dong-sheng , SHI Zhong-jing , QIAN Tai-lei , TAN Xiang-hui , XIAO Jing-mei (1. Key Laboratory of Pressure Systems and Safety, Ministry of Education, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China; 2. Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China) Abstract: In order to analyze the effects of