脉动流作用下凹坑螺旋管传热增强特性

摘要

采用脉动流与凹坑壁面结构相结合的方法强化螺旋管的传热性能。首先通过数值模拟研究了雷诺数Re=7 000～11 000范围内凹坑的布置参数对螺旋管内流体稳态传热特性的影响，然后分析了脉动流结合凹坑结构对螺旋管的复合强化传热效果，并揭示了强化传热机理。结果表明：在稳态下，沿流向与沿周向的轴长之比a/b>1的凹坑结构的综合传热效果优于a/b≤1的凹坑结构；周向布置数量n=3、螺旋间距角φ=π/3的凹坑布置方式的综合强化传热效果最佳；脉动流的加入进一步提升了凹坑附近流体的湍流强度，改善了速度与温度场的协同性，脉动周期内1/2以上时间的平均努塞尔数Nu高于稳态值；在研究范围内，无量纲脉动振幅A=0.25、无量纲频率Wo=13.26时，螺旋管的综合强化传热效果最佳，综合强化传热因子（PEC）为1.051～1.079;Re=7 000时凹坑结合脉动流的PEC值相比单一脉动流提升了1.35%～2.08%，相比单一凹坑结构提升了2.19%～4.76%。

关键词

螺旋管 / 凹坑结构 / 脉动流动 / 强化传热