方管內混合對流與管壁導熱耦合換熱的數值模擬
2012-04-29 00:44:03張穎莉種道彤劉繼平嚴俊杰
西安交通大學學報 2012年5期
張穎莉 種道彤 劉繼平 嚴俊杰
摘要：針對方管內空氣混合對流時的流固耦合換熱問題，提出將壁面導熱作為邊界條件進行處理的壁面導熱與流動耦合簡化計算方法，推導了計算公式，并采用SIMPLER算法進行了數值模擬，算法忽略壁面沿厚度方向的導熱，假設管壁溫度沿軸向一維分布，采用熱量平衡法建立邊界單元的能量守恒方程，將固體區域的導熱簡化為流體區域的邊界條件，以提高計算的精度和可靠性，計算結果表明，受二次流影響，沿通道周向熱量從加熱面同時沿順時針和逆時針方向迅速向兩邊傳遞，各壁面最大溫差小于0.5℃，在軸向歸一化長度為2～4時壁面軸向導熱熱流密度出現最值，平均Nusselt數Num隨Reynolds數Re及方管傾斜角度θ的增大而增大，最優傾角在－30°和0°之間變化，但當尺e>1500時，Num隨θ的變化近似保持不變，計算結果與實驗數據吻合良好，最大偏差小于±28，7％。
關鍵詞：流固耦合換熱；混合對流；數值模擬；壁面導熱；耦合計算
