射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响

摘要

为了揭示射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响规律，采用数值模拟方法对不同相对插入深度(δ=0～0.625)下通道内流场特性和强化换热特性进行了分析。结果表明：随着δ的增大，射流核心区到达外壁面的距离变短，在射流入射位置处射流管两侧的二次涡范围扩大，流体对上下壁面的冲击作用增强；上、下传热壁面的局部努赛尔数Nu_c随着δ的变化规律基本相同，最佳传热位置(Nu_c最大的位置)随着δ的增大向外壁面靠拢；内壁面的Nu_c在射流管壁内侧范围随着δ的增大而减小，在外侧范围随着δ的增大而增大；射流管插入深度增加对螺旋通道外壁面传热性能提高的效果最为明显；截面努赛尔数Nu_θ随着螺旋角度γ的增大呈现3个变化区域，即入口区域、射流影响区域和出口区域，其中入口区域和出口区域的Nu_θ随着γ的变化保持稳定，但出口区域的Nu_θ比入口区域高19%左右，Nu_θ最大值位于射流入射点下游5°左右的位置；在螺旋角度γ=-15°～45°的范围内射流对传热的影响最大，传热的影响范围基本与射流管的插入深度无关；综合换热评价指标(PEC)随着δ的增加呈现先增大后减小的变化规律，δ=0.250是螺旋通道最佳的综合传热性能结构参数。

关键词

数值模拟 / 螺旋通道 / 射流管 / 传热性能