非连续正弦型凹凸板的传热特性及多目标优化

王溢钊; 刁永发; 戴家傲; 石印涛; 茅文焯

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0096

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (1) : 133 -141. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0096

非连续正弦型凹凸板的传热特性及多目标优化

王溢钊, 刁永发, 戴家傲, 石印涛, 茅文焯

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摘要

空气-空气板式换热器作为高温空气热能回收的关键设备，其换热性能对板片结构的几何参数具有显著依赖性。通过COMSOL Multiphysics 6.2软件模拟，结合试验验证模型的可靠性，研究非连续正弦型凹凸板片的几何参数(如振幅、波长、非连续段长度和相位差等)对换热器性能的影响，分析其对努塞尔数、摩擦因子及综合传热因子的作用规律。研究结果表明：非连续段的引入通过增强流体混合和周期性热边界层破坏，使综合传热因子提高10%～20%,且流阻降低20%;单因素分析表明，几何参数对传热-流阻性能的影响依次为振幅、非连续段长度、波长、相位差，其中波长与相位差的影响程度相近；基于多参数协同优化，确定了两组最优结构参数：组合1(波长70 mm,振幅10 mm,波形数量10,相位差50 mm,非连续段长度30 mm)与组合2(波长50 mm,振幅6 mm,波形数量10,相位差50 mm,非连续段长度50 mm),为工业应用中高效低阻换热器设计提供理论依据。