肋高对带肋变截面回转通道内流动换热影响的数值模拟研究

该研究论文于2009年由朱剑琴、徐国强、陶智和丁水汀等人在《北京航空航天大学学报》上发表，针对带肋变截面回转通道内的流动与换热进行了深入的数值模拟。作者开发了一种三维流动换热的通用计算程序，特别关注了雷诺数对流动特性的影响，因为研究中采用了低雷诺数k-e模型。通道的肋间距固定为25毫米，而肋高分别设定为1毫米、1.5毫米和2毫米，以探索不同肋高对冷气进口雷诺数（7500、12500、18500和25000）下换热性能的影响。 研究发现，主要的几个关键结论如下： 1. 随着冷气进口雷诺数的增加，通道的平均努塞尔数（衡量换热效率的一个重要参数）呈现出上升的趋势。这意味着随着流速的提升，热量传递的效果也随之增强。 2. 在雷诺数较低（7500和12500）的情况下，肋高对换热有显著影响，肋越高，换热效果越强。然而，当雷诺数提高到18500和25000时，肋高为1.5毫米的通道表现出最强的换热性能，这显示了在特定范围内优化肋高对换热效率的重要性。 3. 局部雷诺数的变化和离心力的作用导致通道内不同区域的换热特性并非均匀，换热强度在各个区域表现出不同的响应。具体来说，在进口段，肋高的增加有利于强化换热；而在出口段，对于Re=7500和12500，同样遵循这一规律；然而，当雷诺数进一步提高时，出口段的最佳肋高变为1.5毫米，显示出更复杂的行为模式。 4. 关键词包括“通道流动”、“换热”以及“数值模拟”，这些词汇反映了研究的核心内容和方法，即通过数值模拟技术来深入理解带肋变截面回转通道内的流体动力学行为及其对换热的影响。 这篇论文提供了关于如何通过调整通道的肋高和雷诺数来优化换热性能的重要见解，对于航空航天工业中类似结构的设计优化具有实际应用价值。