圆心角对弓形螺旋通道内湍流传热特性影响规律的模拟研究

摘要

基于Fluent湍流模型模拟了弓形螺旋通道内流动的传热特性，在流体流量q_m=0.2～0.7 kg/s时，探究了不同圆心角（α=180°～270°）下系统传热特性的变化规律，并利用综合强化传热因子PEC评价了螺旋通道的综合传热性能.研究结果表明：在充分发展湍流条件下，弓形螺旋通道横截面上产生两个旋向相反且对称的两涡结构；在换热面积相同（截面弦长恒定）的情况下，随着圆心角增大，平均Nu先增加后降低，在圆心角为240°时取得最大值，且在α>240°时圆心角对系统平均Nu影响微弱，与半圆形螺旋通道相比最大Nu提高58.34%;流动阻力系数f随着流量的增加而降低，随圆心角的增大而增大；研究范围内，PEC亦呈现先增加后降低的变化规律，在q_m=0.4 kg/s（Re=15 546）、圆心角α=240°时综合换热效果最佳.

关键词

圆心角 / 弓形螺旋通道 / 传热 / 数值模拟