矩形翅片椭圆管束性能研究及场协同分析

应用计算流体动力学(CFD)理论,建立了矩形翅片椭圆管的数学模型,阐述求解的数值计算方法。采用k-ε标准湍流模型、有限体积法(FVM)和SIMPLEC算法,运用FLUENT软件对管外扰流场进行三维数值仿真,得到其阻力特性与换热特性。仿真结果与实验结果相对比,验证了模型的正确性。在此基础上,采用场协同原理分析了温度梯度与速度矢量的夹角对矩形翅片椭圆管换热特性的影响。结果表明:对流换热的强度不仅取决于流体的速度和物性,还取决于速度与温度梯度之间的协同,尽管迎面风速增大,换热得到强化,但随着协同角的增大,换热效率变低,以致换热量非线性增加。