翅片管的强化传热在采暖散热器等设备上有着广泛的应用。研究翅片管换热规律既有较高的理论价值,又有很好的实际应用价值。 本文首先对翅片管的换热规律进行数值模拟,得到了不同结构翅片管周围空气的温度和速度分布。观察发现,几何参数相同时,封闭式翅片形式在总散热量、单位体积散热量和金属热强度方面均优于开放式翅片形式。然后在边界条件恒热流和恒壁温两种情况下,重点研究了封闭式翅片管的换热特性,得出了封闭式翅片管对流换热系数、金属热强度、总散热量、单位体积散热量、单位换热面积散热量等参数随着翅高和夹角变化的变化趋势。最后根据数值模拟结果拟和出了封闭式翅片管的换热关联式。研究模拟结果发现,相同条件下(翅高、夹角和壁面平均温度)恒壁温的换热性能优于恒热流的换热性能。 为了证明以上模拟结果的准确性,建立了翅片管换热实验台,通过实验测出翅片管及其周围空气的温度分布和散热量,与数值模拟结果进行比较,从而验证了数值计算的准确性。 最后,建立了以总散热量、单位体积散热量和单位面积散热量为参数的目标函数。利用数值模拟和实验的结果,得出了在翅片高度或者夹角一定时,参数出现极值时翅片高度和夹角的关系,同时拟合了翅片高度和夹角的关系方程。 上述研究为翅片管散热器的设计提供了有益的理论依据,对翅片管换热器的生产和实际应用具有重要的指导意义。