光滑圆管与横纹管外流动传热数值模拟分析

"换热管外流动传热的数值模拟研究" 本文主要探讨了换热管外流动传热的数值模拟方法，针对光滑圆管和横纹管两种不同类型的管壁进行了深入研究。作者李萌通过对这两种管型进行"流动—传热"的数值模拟，验证了数值模拟技术在分析流动传热问题中的有效性。数值模拟是一种强大的工具，它能够准确地预测和分析流体动力学和热传递过程，对于优化换热器设计和提高热效率具有重要意义。 首先，研究中对光滑圆管进行了模拟，光滑圆管是最常见的换热管类型，其表面平滑，流体在其外表面的流动和传热特性相对简单。通过数值模拟，可以清晰地观察到速度场和温度场的分布，从而理解流体在管壁附近的流动行为和热量传递过程。 接着，作者将研究焦点转向了横纹管。横纹管的外表面有周期性的纹理，这种结构可以增加流体与管壁的接触面积，提高湍流程度，从而增强传热效果。数值模拟结果显示，相比于光滑圆管，横纹管的管外壳侧传热性能确实有所提升。这主要是因为横纹结构导致的流体扰动增加了边界层内的湍流，使得热量更有效地从管壁传递至流体。 此外，文章还对速度场和温度场进行了微观分析，揭示了流动和传热的微观机理。速度场分析有助于理解流体流动的动态特性，如流速分布、涡旋生成和流动分离等现象；而温度场分析则能揭示热量如何在流体和管壁之间传递，以及温度分布的变化规律。这些微观细节对于理解整个传热过程至关重要。 关键词的选择反映了文章的核心内容：光滑圆管作为基础参照，横纹管作为优化方案，对流传热是研究的核心物理过程，而数值模拟则是实现这一研究的关键方法。文章的分类号TK124表明这是能源与动力工程领域的一个子专题，文献标志码A则表示这是一篇原创性研究论文。 这篇研究不仅验证了数值模拟在换热管流动传热问题上的应用价值，而且通过对比分析，为提高换热效率提供了新的设计思路，特别是横纹管的使用，可能为工业换热器的设计带来改进。文章的结论部分可能进一步讨论了这些发现的实际应用潜力和潜在的工程意义，为后续的实验验证和实际应用提供了理论依据。