周期性内置纽带圆管湍流下性能的数值模拟开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、换热器研究背景

近年来，随着能源危机的爆发，各国争相大力发展节能减排技术。换热器作为一种传热设备，被广泛地应用于炼油、化工、轻工、制药及城市的集中供暖等领域，是工业生产中不可缺少的设备^[1]。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则全部是由换热器组成的^[2]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题为综合分析类课题。在一定范围内，通过数值模拟的方法，计算湍流条件下圆形螺纹管内在不同螺纹结构条件、不同雷诺数条件下流动与传热特性，得出相关参数如换热系数、努塞尔数，进出口压差、摩擦系数等，并得到有一定普遍意义的计算公式。

螺纹管是通过圆管管壁的凸起与凹陷以增加近壁面流体的扰动减薄边界层厚度以强化传热，代价即为增加流动阻力。螺纹管是工业领域常用的强化换热方式，以往的研究多采用实验方法，耗时耗力，同时无法针对管内换热强化过程做深层次的分析。数值模拟的方法目前对单相流动和传热过程相对比较成熟，其计算精度可以满足工程要求。通过模拟的方法得到具有工程意义的参数，可以培养学生的工程概念，了解针波纹管流动与换热特性。作者需要针对特定结构参数下的单根螺纹管，应用Gambit软件进行建模和初步定义边界条件，利用Fluent针对管内温度场、速度场和压力场进行求解。最终利用计算所得相关参数，设计一台螺旋管式固定管板换热器，实现一定工艺过程，并绘制出图纸。