纵向涡发生器增强圆形翅片管换热效果的数值模拟研究

"纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响 (2012年)" 本文主要探讨了在圆形翅片管中引入纵向涡发生器对于提高换热效率的显著影响。研究者通过使用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT进行了数值模拟，以分析带有纵向涡发生器的翅片管与传统翅片管在流体流动和传热过程中的差异。 在实际应用中，翅片管通常被用于各种热交换系统，如空调、制冷设备和工业加热装置，以增加表面积，从而提高热传递。而纵向涡发生器则是一种强化传热的辅助元件，它能够在流体流过翅片管时产生涡旋，扰动流体流动，进而改变流场和热场的特性。 数值模拟结果显示，带有纵向涡发生器的翅片管表现出更强的换热性能。涡发生器的作用在于改变了流体的速度分布，使得流体速度和温度梯度之间的角度减小。这种现象被称为“场协同”，即速度场和温度场的协同性得到增强。当流体流动与温度梯度更加协调时，意味着热量能更有效地从翅片表面传递到流体中，从而提高了换热效率。 场协同原理是传热强化理论中的一个重要概念，它强调了流体流动方向与温度梯度方向的一致性对于增强传热的重要性。通过调整涡发生器的设计参数，例如涡发生器的间距、形状和尺寸，可以优化流场和热场的协同性，进一步提升换热效果。 此外，纵向涡的发生还能促进湍流，增加流体内部的混合，这也有助于提高传热效率。在翅片管中引入涡发生器，不仅可以减少热阻，还可以降低压降，这对于设计高效且经济的热交换器至关重要。 该研究揭示了纵向涡发生器在圆形翅片管强化传热中的有效作用，并提供了基于场协同原理的解释。这一发现对于热交换器设计者和工程师来说具有很高的价值，可以指导他们开发出更具性能优势的换热设备。同时，这项工作也强调了数值模拟在理解和优化复杂传热问题中的重要性。