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场协同理论指导下的异型管数值模拟研究

作　者: 姚杰
导　师: 王景刚
学　校: 河北工程大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 强化传热场协同理论数值模拟波节管交叉缩放椭圆管
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要

能源是人类社会可持续发展和经济增长的动力，人类对能源的需求与日俱增与地球资源日益枯竭这一矛盾日益突显。提高能源利用率是解决这一矛盾的有效方法。强化传热技术，由于其能提高各类换热设备的效率并且能减少换热设备的重量和体积，一直以来受到科技界和工业界的重视，在制冷、动力、冶金、化工等各个领域均有着广泛的应用。由我国学者过增元教授提出的场协同理论，指出减小速度矢量与温度梯度之间的夹角是使传热得到强化的有效方法，为强化传热技术的发展提供了新的方向。以场协同理论作为本文理论分析时的指导思想，运用FLUENT软件，采用数值模拟的方法，对两种新型强化换热管——波节管和交叉缩放椭圆管，在层流区及过渡区的管内流动与传热进行了研究。分别把两种新型强化换热管与参照管进行对比，分析其传热机理，总结其传热特点。改变同种异型管中的特定尺寸参数，以PEC作为评价标准，在同类型异型管间进行横向对比，确定最优尺寸。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景及课题意义  10
  1.2 对流换热强化传热概述  10-12
  1.3 数值模拟简介  12-14
    1.3.1 CFD 简介  12-13
    1.3.2 FLUENT 软件简介  13-14
  1.4 强化传热评价准则  14-15
  1.5 本文研究的主要内容及意义  15-16
第2章场协同理论  16-26
  2.1 对流换热强化的场协同理论简介  16-19
  2.2 场协同理论的研究现状  19-20
  2.3 火积与火积耗散极值原理  20-22
  2.4 熵产最小原则与火积最小耗散原理的比较  22-23
  2.5 火积耗散极值原理优化传热与场协同理论的一致性  23-26
第3章物理模型及数值模型的建立  26-34
  3.1 模型的简化与假设  26
  3.2 模型的形状及尺寸  26-30
    3.2.1 交叉缩放椭圆换热管及对比椭圆管  26-28
    3.2.2 波节管及对比圆管  28-30
  3.3 网格划分  30-31
  3.4 物性条件  31-32
  3.5 边界条件  32
  3.6 计算模型  32-33
  3.7 计算方法  33-34
第4章光圆管及波节管模拟结果分析  34-52
  4.1 光管平均 Nu 数仿真结果验证  34-36
    4.1.1 平均 Nu 数计算关联式  34-35
    4.1.2 数值模拟结果与关联式计算结果对比分析  35-36
  4.2 光圆管流动与传热特性分析  36-40
  4.3 波节管流动与传热特性分析  40-46
  4.4 光圆管及波节管各管型模拟计算结果  46-49
  4.5 数据结果分析  49-52
第五章椭圆管及交叉缩放椭圆管模拟结果分析  52-66
  5.1 纵向涡传热强化技术  52
  5.2 椭圆管流动与传热特性分析  52-55
  5.3 交叉缩放椭圆管管内流动与换热特性分析  55-60
  5.4 直椭圆管及交叉缩放椭圆管各管型模拟计算结果  60-63
  5.5 数据结果分析  63-66
结论  66-70
致谢  70-72
参考文献  72-74
作者简介  74
攻读硕士学位期间发表论文和科研成果  74-75

场协同理论指导下的异型管数值模拟研究

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