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叉排圆管曲面矩形涡产生器换热器翅片传热特性的数值研究
| 论文题名： | 叉排圆管曲面矩形涡产生器换热器翅片传热特性的数值研究 |
| 关键词： | 管翅式换热器;圆管翅片结构;涡产生器;传热特性;数值分析 |
| 摘要： | 在当今能源危机的背景下,提高内燃机车工作效率是一个重要课题。只有这样内燃机车功率才可以不断提高。但内燃机车工作环境变得更加恶劣,随之而来的技术问题也更加棘手,其中之一便是内燃机车冷却问题。冷却系统的好坏直接影响内燃机车性能。管翅式换热器作为冷却系统的核心部件,其性能的优劣直接影响冷却系统的冷却能力。在大多数管翅式换热器中,管外侧的工作介质一般为空气,由于翅片换热系数小,热阻大,极大的影响了换热器效率,从而提高翅片表面传热系数非常重要。 针对提高翅片表面传热系数,本文中提出了一种新型圆管翅片结构,即在管尾流区域附近冲压出曲面矩形涡产生器的翅片,主要通过改善圆管后尾涡区流动特性和提升尾流区翅片表面传热系数及增强二次流强度强化翅片表面传热特性。论文采用数值方法对该新型翅片的传热性能进行了深入细致研究。主要研究内容包括:新型翅片模型的建立;计算区域及控制方程的离散;部分计算程序的编制及调试;数值方法可靠性考核;新型翅片的传热性能数值分析。 研究结果表明:曲面矩形涡产生器具有可引导上游流体流动进入尾涡区的作用,从而使尾流区域尺寸明显减少,同时极大的提高了尾流区翅片表面传热性能;曲面涡产生器还能产生较强的二次流强度,使翅片表面大范围的传热能力得到了增强。开展涡产生器位置、弧长、高度以及翅片间距变化对翅片传热性能影响研究后发现:当涡产生器前缘点与横向管排中心线重合、涡产生器所在直径越大、涡产生器高度约为最优翅片间距的0.8倍、涡产生器弧长约为最优涡产生器高度的3.8倍时,翅片传热性能最优;当翅片间距为2.15 mm时,翅片传热性能最优。 |
| 作者： | 宫宝 |
| 专业： | 工程热物理 |
| 导师： | 王良璧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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