基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟

浙江大学机械与能源工程学院硕士学位论文基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟姓名：崔立祺申请学位级别：硕士专业：制冷及低温工程指导教师：陈光明20080501基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟作者：崔立祺学位授予单位：浙江大学机械与能源工程学院相似文献(5条)1.期刊论文蔡毅.贾志刚.周文学.寿比南.CaiYi.JiaZhigang.ZhouWenxue.ShouBinan人字形波纹板式换热器性能数值模拟的研究-计算机与应用化学2009,26(1)基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性.为此,本文建立与人字形波纹板片完全相同的,含分配区和传热区冷热双流道换热的计算模型,用计算流体力学软件Fluent6.3,数值模拟4组不同名义速度下流体的流动和换热情况.分析流道内速度场和温度场发现,进口分配区对流体流动分布和换热都有显著影响,还将流体在流道内的流动情况详细描述.两侧流体的压降和进出口温差的计算值与实验值的误差小于6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性,可直接用于研究板式换热器的性能,具有一定的工程实际意义.2.期刊论文郭崇志.林长青.GUOChongzhi.LINChangqing固定管板式换热器的温度场数值分析-化工机械2008,35(6)在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比.结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的.有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力.3.学位论文熊辉东太阳能相变蓄热槽的数值模拟研究2006能源问题是世界和中国经济社会发展面临的最严重的问题之一，常规能源的紧缺以及由此带来的环境污染问题，直接影响到未来人类社会可持续发展战略的实施进程。近年来国家出台了一系列鼓励开发新能源(如太阳能)和电力“削峰填谷”的政策，这就为蓄能技术的发展和应用提供了广阔的前景。蓄热槽作为蓄能系统的关键设备，其研制的重要性不言而喻。开发研制出一种经济合理、技术先进的蓄热槽将带来显著的经济效益、环境效益和社会效益。本文的研究基于一种新型的太阳能相变蓄热系统——它利用太阳能作为主要能源，利用低谷电加热作为辅助加热系统，是未来太阳能供热系统的理想形式。本文重点对系统的核心——相变蓄热槽进行数值模拟研究。由于相变传热问题包括相的变化与热传导两种物理过程，两相之间存在一个移动的相界面，在数学上是一个强非线性问题，并且还需要与载热媒体耦合求解，这就更增加了相变传热分析的难度。目前的研究基本停留在处理恒定壁面温度的情况，并且大部分都采用自编程序计算，程序的通用性比较差，不利于系统的优化设计。本文采用现代CFD设计软件FLUENT，重点对单个球形蓄热体以及板式换热器热媒体与蓄热体耦合的情况进行了数值模拟研究，研究的主要内容和成果如下：1)对适用于太阳能蓄热系统的相变材料进行了筛选；对相变传热的数值求解的方法进行了分析，提出了FLUENT模拟相变问题的要点。2)建立了球型相变蓄热体的物理和数学模型，模拟了不同壁面温度和不同直径蓄热体相变材料的凝固和熔化过程(共20种工况)，得到了在第一类边界条件下蓄冷球凝固过程的温度场分布，相界面移动规律，以及凝固时间与壁面温度和球径的线性关系。3)在不考虑相变区域自然对流的情况下，对太阳能板式换热器热媒体与蓄热体耦合问题进行了数值模拟研究模型，并与前人的结果对比验证，结果非常吻合。然后，首次考虑了相变区域自然对流，模拟得到了热媒体出口温度、相变区域温度场、相界面等随时间的变化关系，并分析了自然对流对凝固过程的影响。本文采用CFD软件模拟球型蓄热体释放热过程和相变耦合问题的方法，目前国内外还未见报道。本文所建立的相变耦合问题的模拟方法对未来该问题的研究有着重要的参考价值，并将对太阳能相变蓄热槽的优化设计带来极大地方便。4.期刊论文吴华新.孙刚.张文雍.王飞.田宝仁.WUHua-xin.SUNGang.ZHANGWen-yong.WANGFei.TIANBao-ren水在波纹板间结冰过程的数值模拟-哈尔滨工程大学学报2008,29(10)在空调新风机组中采用空气一水板式换热器代替翅片管式换热器,可防止我国三北地区由于采暖初期与末期热媒的温度偏低,翅片管式换热器加热0℃以下的空气时易结冰,影响正常工作的现象发生.空气一水波纹板式换热器利用波纹板片之间形成三维复杂流道,流体以较小的流速在其间流动就可形成湍流,湍流的形成带来剧烈的能量掺混可有效防止冰层在波纹表面的形成.利用FLUENT软件Solidification/Melting模型分别模拟了静态水与动态水在波纹板间的三维结冰过程,揭示了波纹板式换热器的波纹板片流道结构形式可有效防止流水结冰现象的发生,为相关产品的开发与优化提供依据.5.学位论文刘晓兵酒窝板强化换热的数值模拟2008板式换热器广泛应用于工业生产的各个领域，研究其性能以便设计出更新颖的高效换热器，是能源有效利用及开展节能减排的有效措施。本文开发了一种全新的换热板片——酒窝板，并以平板和十五种不同结构尺寸的酒窝板为研究对象，利用Fluent商业软件对以水为介质的两种类型的换热设备在不同雷诺数条件下的换热及流动特性进行了三维数值模拟。根据研究对象的具体特点，针对不同流态分别采用层流、RNGk-ε湍流模型进行计算。首先，模拟计算出了不同窝径、窝高、窝距组成的十五种结构形式的酒窝板换热器流道内流体的温度场、速度场和压降分布。通过数据分析，从中得到各酒窝板的壁面换热量、压力损失、阻力系数等。从而得出窝径、窝高、窝距对酒窝板换热及流动特性的影响，以及酒窝板换热和流动阻力达到最佳匹配时的最佳窝径、窝高、窝距，从理论上探讨了其强化传热机理。其次，作为对比的基础，本文对相应条件下平板板式换热器的换热及流动特性进行了模拟计算，得出平板壁面换热量、壁面努塞尔数、进出口压差和阻力系数的变化曲线，并将酒窝板和平板的热力性能进行比较，证明了酒窝板强化换热的效果。最后，将酒窝板和平板的数值模拟结果与实验数据进行比较分析，表明数值模拟结果与实验结果比较吻合，进一步验证了数值模拟的可靠性。另外，将最佳规格的酒窝板与波纹倾角为β=60°时的波纹板进行了热性能评价，得出结论：在考虑了泵功率消耗时酒窝板的热效率与波纹板的热效率很接近。但酒窝板在制造工艺上具有加工方便、不易变形、承压能力强等优点。所以综合评价：酒窝板的经济适用性高于波纹板。本文链接：下载时间：2009年12月16日