[发明专利]基于瞬态技术的板翅式换热器传热流动性能数值模拟方法

摘要

一种基于瞬态技术的板翅式换热器传热流动性能数值模拟方法，先选择板翅式换热器的翅片型式和参数，然后在fluent软件中建立简单数学模型，再建立入口、出口、固体外壁面和流固特性的边界条件，根据所需要的雷诺数设置最初流过翅片空气的初始条件，并设置求解器的具体参数；在定温下计算初始速度场和温度场，对入口空气加载一个随时间变化的入口温度，设定计算时长，整个过程记录并保存出口温度、换热量、压差的参数随时间的变化情况，重复得到传热因子和摩擦因子随着雷诺数的变化关系，本发明能够在不进行实验的情况下，利用单股流体与换热器本身的传热过程来获得换热器的传热与流动特性，让瞬态测试方法良好的应用板翅式换热器的性能研究与预测。

主权项

1.一种基于瞬态技术的板翅式换热器传热流动性能数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据需要使用的流动和换热工况来选择板翅式换热器的翅片型式和参数；参数有翅片高度hf、翅片宽度sf、翅片厚度δf和翅片单元长度lf，翅片高度hf是指从锯齿型翅片最底边缘到最高边缘的距离，翅片宽度sf为相邻两个锯齿型翅片之间的距离；平直翅片仅包含翅片高度hf、翅片宽度sf、翅片厚度δf；步骤二，根据步骤一中的参数在fluent软件中利用Gambit建立步骤一中所述的板翅式换热器锯齿型翅片或者平直翅片的简化数学模型，对简化数学模型进行网格划分，并进行网格无关性验证；步骤三，设置入口、出口、固体外壁面和流固特性的边界条件，根据所需要的雷诺数设置最初流过翅片空气的初始条件，并设置求解器的具体参数；步骤四，在给定300K的入口空气温度下通过求解器计算稳态换热的初始速度场和温度场，记录并保存计算结果；步骤五，计算瞬态换热情况：根据实验数据事先设计一个随时间变化的温度曲线，在某一时刻将步骤四中的入口空气由恒定温度替换为随时间变化的温度，让换热器翅片和隔板与来流空气进行换热，设定计算时长，整个过程记录并保存换热器中各个位置的温度、换热量、压差参数随时间的瞬态换热数据；步骤六，利用步骤五得到的瞬态换热数据，通过传热公式计算出步骤二所建立的翅片类型的换热通道的传热因子j和摩擦因子f，并计算换热器中任意指定位置的换热和流动特性随着时间的变化情况，从而得到在步骤五所述入口条件下换热器的瞬态换热和流动特性；步骤七，重复步骤三到步骤六就获得一些列雷诺数Re下该板翅式换热器的传热和流动特性，从而得到在瞬态传热下的j‑Re和f‑Re关系曲线；步骤八，在不同的翅片结构下重复以上步骤一到步骤七即获得不同结构板翅式换热器的传热与流动特性，并凭借计算结果来分析翅片结构对换热与流动特性的影响，从而对翅片选型和预测提供依据。