规则间隙内置扭带管传热特性CFD研究

"规则间隙内置扭带管的强化传热特性研究 (2012年)" 本文是一篇关于工程技术领域的论文，研究重点在于分析内置扭带对圆管内传热性能的强化作用。扭带，尤其是规则间隙的内置扭带，能够显著提升管内传热效率。通过使用计算流体动力学（CFD）方法，研究人员对6种不同结构的规则间隙扭带进行了模拟研究，以评估其传热能力和阻力因子，并比较了流动传热增强因子和综合性能。 作者梁珍祥和王定标发现，扭带可以增加管内的流速，使得高速流体区域更接近管壁，从而形成径向旋流，这有助于冲刷管壁，减薄边界层，进而提高传热效果。规则间隙的设计增强了流体的扰动，导致流体在管内呈现出周期性的混合与分离现象。随着雷诺数（Re）的增大，内置扭带结构的努塞尔数（Nu）与无扭带时的努塞尔数（Nu0）之比（Nu/Nu0）呈指数规律下降，但最小值仍大于2.5，表明即使在高流速下，扭带依然能保持良好的传热强化。 研究还发现，当扭带以交替排列的方式布置，正反旋向扭带可以进一步提升Nu，但同时会显著增加阻力因子f/f0。不同结构的f/f0变化规律不同，这表明扭带的排布方式对其性能有很大影响。经过综合评估，结构s=l的内置扭带在各种性能指标上表现最佳。 此外，研究人员根据数值模拟的结果，拟合出了一系列关于不同结构流动传热的关联式，这些关联式对于理解和设计强化传热系统具有重要的工程指导价值。该研究对扭带的排布间隙、倾角和旋向组合如何影响管内传热性能提供了深入见解，对于优化管壳式换热器、太阳能热水器、锅炉等设备的传热效率有实际应用意义。 这篇论文揭示了规则间隙内置扭带在强化传热中的关键作用，以及如何通过调整扭带结构参数来优化传热性能。通过数值模拟的方法，研究人员为提高传热效率提供了一种有效且经济的技术途径，对于工程技术领域尤其是换热器设计具有重要参考价值。