传热促进 — CAE用语解说
传热促进
我想提高热交换器的性能,除了增大尺寸外还有其他方法吗?我看到了「传热促进」这个关键词。
定义
传热促进具体是什么技术?
通过使用翅片、湍流促进器(涡流器)、凹陷、挡板等结构,扰乱壁面附近的流动,提高传热系数 h 的技术。无需改变尺寸即可实现相同的传热量,直接关系到紧凑化和节能。
流动被扰乱会提高 h,但压力损失也会增加,怎么权衡这个矛盾呢?
这是个好问题。在评估传热促进时,基本做法是用「相同泵功率下的传热量」进行比较。比较努塞尔特数的增加率和摩擦系数的增加率,看 Nu/Nu_0 相对于 f/f_0 的增加幅度。如果增加率的比值大于1,说明这个促进方法是「划算的」。
流体解析中的作用
用CFD模拟传热促进时需要注意什么?
凹陷和涡流器的效果取决于壁面附近的湍流结构,仅用壁函数精度不足。建议采用低雷诺数模型或以 y+ < 1 为目标的细壁面网格。同时可以利用周期边界条件来降低计算成本。
周期边界只分析1个周期!这样就不用分析整个结构了。
没错。对于汽车中冷器这样有几百片翅片的情况,详细分析整个结构是不现实的。实务做法是:先用详细CFD分析1个间距(周期)的结构,得到 h 和压损,然后将这些结果作为宏观模型应用到整个系统。这种两阶段方法很常见。
相关术语
请告诉我传热促进相关的重要术语。
这5个术语值得深入学习。
我理解了在考虑压损权衡的同时,用周期边界高效分析的方法。
先从1个周期的CFD分析开始,得到Nu和摩擦系数,这就是全系统设计的出发点了。
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