百叶窗弯折窗翅传热阻力性能数值模拟.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123462
百叶窗弯折窗翅传热阻力性能数值模拟
王迎慧,薛成成,孙宁
(江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江 212013)
(T:**********,E-mail:******@ujs.)
摘要:对常规百叶窗翅片和三个弯折窗体的改进型翅片空气侧流动传热特性进行数值模拟。分析了翅片改进后对流场、压力场和温度场的影响。数值模拟结果表明,相对于常规翅片,窗体弯折后j因子和f因子均有所下降。雷诺数在228-1028变化范围内,、%、%%,%、%%。用j/f1/3对翅片性能综合评价后得出,改进型翅片具有较好的综合性能,尤其是在高雷诺数下。
关键词:散热器;百叶窗翅片;弯折角;数值模拟
0 前言
散热器是汽车内燃机系统中最重要的部件之一,对内燃机的动力性、经济性以及可靠性有重大影响。
自从百叶窗散热器问世以来,对其性能、流动机理、流动形态等的研究从没终止过。在传统散热器的研究和设计过程中,实验是应用较广且被普遍认可的一种手段。Aoki[1]通过实验对不同结构百叶窗翅片的传热性能进行研究分析,发现在空气流速较低时传热效率随着翅片间距的增大而降低。Bullard和Kim[2]对45种不同尺寸的百叶窗翅片进行实验研究,得到传热和摩擦系数的关联式,%以内。Vaisi[3]实验研究了两种翅片的百叶窗几何参数、布置形式、百叶窗数以及翅片布置方式对气侧流动传热性能的影响,结果表明,翅片的布置方式对传热和压降的影响占主导地位。随着计算机技术的发展,数值计算以其周期短、成本低等优点越来越受到设计者的欢迎。Suga[4]等采用二维有限差分法对百叶窗翅片进行数值研究,发现每个百叶窗角度均对应一个最优的百叶窗间距与翅片间距的比值。Zhang和Tafti[5]模拟研究了翅片厚度与间距的比值对流动传热性能的影响,结果表明比值对流动效率影响较大,且在百叶窗角度较小时尤为显著。Malapure等[6]分别对单、双排管中的百叶窗翅片进行三维数值模拟,计算出局部努赛尔数沿百叶窗上表面的变化情况以及百叶窗几何参数对平均传热系数的影响。虽然国内外许多学者对百叶窗换热器进行了大量的实验、仿真研究,取得很大成就,但对改进型翅片的研究较少。本文提出来一种通过对常规百叶窗窗体进行弯折而得到的百叶窗弯折窗翅,并通过数值模拟研究弯折长度对散热器性能的影响。
1 数学物理模型
几何模型与网格
常规百叶窗翅片结构可简化为图1(a)、(b),边界条件设置见图1(a),改进后的百叶窗结构如图1(c),其中Si为折距。
散热器较庞大,但相似特征较多,建模时,考虑到其周期性、对称性等特点,为节省计算资源,
取最小重复单元为计算区域。模型采用结构化网格,在近壁面处对网格进行加密。对网格进行无关性检验后,-,如图2所示(延伸区未显示)。
(a) 计算区域和边界条件

(b) X-Z平面纵向剖面图(c) 改进后百叶窗结构
图1 百叶窗翅片计算模型示意图
翅片的几何参数见表1。
翅片
长度
L1/mm
翅片
间距
Fp/mm
翅片
宽度