工业设备中各种肋片温度场的模拟研究开题报告

全文总字数：1132字

1. 研究目的与意义

计算流体力学已成为目前研究流体运动、揭示流场特征的有效方法，是工程技术人员必须掌握的一门学科。研究学习数值模拟的基本理论和模拟方法，并学习使用某种计算流体力学模拟软件，能使用该软件进行流场的数值模拟。

肋片作为一种强化传热结构，在热能工程设备中被广泛应用。以换热器中常见的结构形状肋片为研究对象，分析其温度分布、肋化系数等特征，获得比较合理的肋片形状，为强化传热提供相关分析资料。

2. 国内外研究现状分析

在国内，在温度场的测量模拟方面已有不少学者进行了研究，他们利用了不同的方式来模拟出温度场，其中不乏有利用COSMOL Muiltiphysics来研究三角形肋片温度场的分布的，有建立了相应的一维和二维的数学模型,应用PDEtool工具箱,采用有限元法求解导热偏微分方程,来对比模型温度场的；有建立了单周期三维模型，通过模拟得到了螺旋肋片换热器壳程内流场和温度场；有采用FLUENT软件进行模拟得到肋片管外烟气流动的温度场的，还有通过相似流动模型温度场的实际测量,来揭示肋片内肋根处的温度分布规律的。在温度分布的计算方法方面， 通过前人的研究，我们可以了解到许多有效的途径，比如采用求解积分微分方程组的方法；应用差分预测一校正格式的数值计算方法；通过数值计算并利用Fluent软件做辅助工作。但对于扩展表面换热面来说,以往对肋片导热计算均以沿肋宽温度不变为假设,并认为肋片表面的换热系数在肋片的整个长度上都是常量,却影响了计算精度。此时以往的计算方法就需要得到进一步的优化。国内，在计算方法的优化方面，也取得了一些进展，陆国栋通过实测进一步揭示了肋片温度场的分布规律,并提出了新的优化计算方法。

目前尽管国内外已有不少关于单一肋片一维和二维温度场的模拟分析的研究，但鲜有对工业设备中不同肋片温度场模拟分析的综合研究。

3. 研究的基本内容与计划

以换热器中常见的结构形状肋片为例，如三角肋，环形肋，直肋等，采用计算流体力学模拟软件Ansys模拟分析在设备运行中，肋片温度场特征。根据模拟结果，分析各种结构肋片温度场的分布特征，各向温度的变化规律、通过肋壁的传热系数的强化等，给出比较合理结构肋的建议。

计划：上学期17-18周，开题报告。1-4周，通过Ansys软件对各肋片进行模拟测量。4-8周根据模拟结果，对温度场进行分析。9-12周，进行肋片的比，获得比较合理的肋片形状。13-16周，论文撰写。17周，论文答辩。

4. 研究创新点

利用Ansys软件对工业设备中的各种肋片如三角肋，环形肋，直肋等的温度场进行综合分析，根据各种结构肋片温度场的分布特征，各向温度的变化规律、通过肋壁的传热系数的强化等，给出比较合理结构肋的建议。