涡流发生器结构优化及传热性能数值模拟

摘要

为应对全球能源需求增长与“双碳”目标挑战，针对涡流发生器进行强化换热研究以提高能源利用效率。通过CFD (computational fluid dynamics，计算流体动力学)仿真，对传统涡流发生器的结构和内部流动特性及其换热性能进行了优化研究。以PEC (performance evaluation criterion，性能评价准则)作为换热性能指标，对涡流发生器进行结构优化及分析。结果表明，优化后的涡流发生器对流体流速提升175%，扰流效果更好，换热性能更优，且涡流发生器与壁面夹角增大，PEC因子先增大后减小，在夹角60°处PEC因子最高，此时随着进口流速增加PEC因子增加。在涡流发生器与壁面夹角60°，流体流速3 m/s时，优化型涡流发生器的PEC因子平均值较传统型提高16.8%，强化换热效果显著。

关键词

涡流发生器 / 矩形管 / 数值模拟 / 结构优化 / 强化换热

基金资助

教育部教指委高等学校能源动力类教学研究与实践项目（NSJZW2021Y-99）; 河南省科技攻关项目（242102240053）; 河南省研究生教育改革与质量提升工程项目（YJS2024JD47）; 河南省高等学校重点科研项目计划（25A480002）; 教育部高等教育司产学合作协同育人项目（231106707135126）; 郑州航院研究生质量提升工程项目（2024YJSJG18）;郑州航院校级大学生创新项目（202410485069）