缝槽壁面强制对流换热研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolovenorton
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随着能源问题的日益突出,对于强化换热的研究也越来越多。强化换热的方式多种多样,有肋板、窝发生器等。然而对于缝槽壁面的对流换热研究较少,本文基于大温差条件下,可压缩气流在缝槽壁面的对流换热问题进行了基础研究。本文主要应用实验以及数值模拟两种方法进行对流换热系数的求解并比较。首先本文搭建了研究平板的对流换热试验台。设计了能够提供较高速度气流的对流换热风洞试验台,气流速度最高可达到0.4Ma;为了试验大温差条件下的对流换热,对对流换热风洞试验段的进行了重新设计,将试验段侧面设计为可以提供加热热流的加热装置,该加热装置使得本试验段可提供4kW的加热热流,试验件温度最高可达到500。℃利用红外热像仪以及加热装置测试了不同壁面在不同温度下的发射率,然后利用加热装置和对流换热风洞组成的试验台对光滑壁面和开设缝槽的壁面进行了流速在10.2m/s~32.9m/s,温差在30℃~380℃条件下的对流换热试验,并求解其对流换热系数。其次对各个试验工况进行了数值模拟计算。本文通过商业软件Fluent对平板以及缝槽壁面进行了对流换热的流固热耦合计算,求解了局部对流换热系数和平均对流换热系数。并且利用现有的平板壁面对流换热的经验公式对平板壁面的对流换热系数进行了求解。对于平板的对流换热问题,对流换热系数的实验结果、数值计算结果、经验公式结果以及对经验公式结果在大温差条件下的修正等结果进行了比较,发现实验结果较大,数值计算结果较小,并且不同的经验公式得出的结果也各不相同。对于缝槽壁面的对流换热问题,首先进行了数值解的局部对流换热系数的比较分析,得出缝槽后缘处局部对流换热系数升高较大;其次对缝槽壁面平均对流换热系数的实验解、数值解与平板的实验解进行了比较,对于各种工况下得出缝槽壁面的对流换热要比平板壁面对流换热强7.8%~18.9%。
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