旋转矩形通道中球窝/球凸结构的传热与阻力特性研究

本文主要探讨了2011年发表在《西安交通大学学报》第45卷第11期的一项研究，标题为“不同球窝/球凸结构的旋转矩形通道传热及阻力特性研究”。研究团队，由申仲肠、谢永慧、张获和蓝吉兵主导，来自西安交通大学能源与动力工程学院，针对旋转工况下的球窝/球凸结构对矩形通道内传热性能和阻力特性的影响进行了深入的数值模拟分析。 研究中，作者采用SST k-w湍流模型来求解二维Navier-Stokes方程，特别关注的是矩形通道中，一侧配置球凸，另一侧配置球窝的情况。这种结构被设计成三种类型：圆形、竖椭圆和横椭圆。通过模拟，他们发现球凸的迎风面表现出显著的传热增强，特别是前端，然而其背风后缘以及随后的尾迹区域由于流动分离而传热性能下降。另一方面，球窝的前缘同样经历了流动分离，导致传热性能减弱，但球窝后半部分的分离流体会重新附着，从而恢复一定的传热效率。 旋转对传热阻力特性的影响显著，通道旋转会改变球窝/球凸表面的流动分离和再附现象的时间分布，比如可能会提前或延迟这一过程，同时后缘面的流动分离再附更为频繁。对比三种不同结构的通道，研究结果显示，竖椭圆球窝/球凸通道和圆形球窝/球凸通道的平均Nu（努塞尔数，衡量对流传热强度）和摩擦系数接近，而横椭圆球窝/球凸通道的这两个参数则明显高于前者。 该论文的关键词包括球窝/球凸结构、旋转矩形通道、传热特性以及阻力特性。研究结果对于优化工程中的传热和阻力控制，尤其是在旋转设备中的应用具有重要的理论价值和实践指导意义。中图分类号V211.6，文献标志码A，文章编号0253-987X，显示了这是一项严谨的工程技术研究，旨在提升传热效率并降低阻力，这对于提高能源利用效率和设备性能具有重要意义。