LVG结构尺寸对矩形窄缝内水介质传热和流动影响
纵向涡(Longitudinal Vortex,LV)强化传热技术是基于LV在流场中的流动特性来达到强化传热。当流体横向流过一个障碍物时,会在其背后产生系列漩涡,而这些漩涡的强烈运动,促进了主流区与传热壁面附近的流体间动量和能量的交换,对边界层起到了削薄和破坏作用,因而使传热增强。研究表明:LV不仅能够使局部传热增强,同时由于其能够在流动下游的较远范围内存在,因此,也能够全面提高Nu数,而横向涡对全面增强流动传热的作用却小得多。LV的产生一般依靠纵向涡发生器(LVG)。由于LVG的作用距离远、结构简单、安装高度低,对于窄间隙通道的换热结构,LV强化传热有着较强的应用价值。 以往对于LVG传热强化的研究主要还是针对气体介质而言.只有极少数的学者对矩形通道内水的强化换热问题进行过研究,且对LVG各参数对传热和流动的影响特性分析还不够深入。针对这个问题,采用CFX10.0结合边界层理论作了进一步的深入分析。 本文的物理模型为,水以速度<”u0>从下部进入,垂直向上通过一侧周期性安装有矩形LVG的40×3x600mm窄间隙矩形通道。 采用β/90°、X/L、h/H、α/(B/2)、s/B和b/(B/2)对LVG的攻角、安装间距、高度、宽度、横向间距和长度六个参数进行了无量纲化处理,并定义了两个无量纲因子:φNu=|(Nu<,max>-Nu<,min>)/ΔX|和φf=|(f<,max>-f<min>)/ΔX|,运用这些参数分析了以上六个参数对Nu数和f的影响权重。计算结果表明,在本文参数范围内,LVG的纵向安装间距和高度对Nu数影响最大,其余参数对Nu数的影响基本相当;LVG纵向安装间距和高度对f的影响最大,攻角和长度对f的影响较大,而宽度和同对LVG的横向间距对f的影响很小。 基于本文得到的结论,建议以后在对LVG的尺寸进行优化时.优先考虑对LVG纵向间距和高度的设计,且必须同时考虑这两个参数对Nu数和f的综合影响;而对于宽度和横向间距的优化可以优先考虑对Nu数的提高。同时本文的结果也可以为分析LVG结构尺寸多参数对流动和传热的综合影响时的参数筛选提思路。
纵向涡发生器 结构尺寸 矩形窄缝 水介质传热
黄军 马建 黄彦平
中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家级重点实验室,四川省核学会,成都,610041
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2007-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）