Fluent隐藏指令和缝翅片管翅式换热器翅片侧换热表面换热流动性能的数值模拟

1、开fluent中设置了一些隐藏模型，普通的用户界面是没有相关选项的，必须用相关命令开启。以下为局部隐藏模型的开启方法：1.并行模式仅适用于单机多核情况在windows“开始/运行中输入“fluent 2d -t2，其中“2d表示2d求解器，"t2"表示用两个核心进行并行计算。需要注意的是，有的机器需要在“开始/运行中输入fluent的完整路径，比方“C:Fluent.Incntbinntx86fluent 2d -t2。在fluent界面中输入命令“rpsetvar les-2d? #t)，然后按回车就行了。需要注意的是括号不能少，另外好似是需要手动输入的，直接粘贴的话有可

2、能不行。首先选中k-e模型，然后在fluent界面中输入“de/mo/v/t，回车。此时会出现三个模型选项，然后输入“low"，回车，输入“y，回车。这样你在k-e模型下就发现多了个低雷诺数选项。另外两个专家模型，大家有兴趣的话也可以研究一下。读入你的case，然后在fluent界面中输入“de/mo/add，回车，此时出现5个隐藏模型选项，选择第一个就是mhd模型了。需要注意的是只有先读入cas之后，才能调出该模型。fluent读入网格时，特别是针对gridgen等第三方网格，有的时候会出现left handness的情况。在fluent界面中输入“gr/mo/re-fa-ha，回

3、车。据说进行上述操作之后就有可能修复left handness的问题。不过我一次都没修复成功过。缝翅片管翅式换热器翅片侧换热外表换热流动性能的数值模拟赵震 李光熙 西安交通大学热工教研室 摘要 本文对由外表开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧换热外表在层流情况下的换热和阻力性能进行了数值模拟。计算模型网格生成采用商用软件gambit，数值计算采用商用软件FLUENT。对开缝翅片在不同流体进口流速情况下的换热和阻力特性进行了比拟，同时得到了有关情况下翅片外表换热和阻力特性的规律性结果。 关键词 开缝翅片,管翅式换热器 1.引言 管翅式换热器常用于制冷、空调行业中有空气或其他液体介质存在的换热场合。这

4、种换热器一般换热较强的介质在管内流动，壳侧热阻比拟大，所以常常是传热过程强化的首选目标，通常的做法是在空气侧壳侧加翅片，改变翅片的几何形状和几何尺寸。因此，对于管翅式换热器中由不同的翅片组成的换热外表的换热及阻力性能进行研究，具有十分重要的意义。但是采用实验的方法，设备复杂且往往本钱较高，因而采用数值计算的方法来模拟其流动和换热情况越来越受到人们的重视1-3。而开缝翅片又是各种强化换热翅片中很重要的一种类型4，所以对于外表开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧换热外表换热流动性能进行数值模拟有着很重要的意义。本文的目的旨在通过数值模拟给出在一种由开缝翅片组成的管翅式换热器的换热外表的流动和换热规律，

5、对新型翅片的开发和换热器的设计提供帮助。 2.物理问题及数学描写 对于一种平翅片换热器在本文中取两排翅片管，考虑到问题的对称性，取如图中阴影所示的局部为计算区域。在此平翅片的根底上进行不同数目的开缝，得到本文所研究的开缝翅片图1。 图1 物理问题示图单位mm 本文中计算的为三维稳态层流常物性强制对流模型，其的数学描写如下： (1) (2) 不同变量在方程中(2)的具体形式如表1所示： 表1 方程(2)中的 及   u方程 u v方程 v w方程 w 能量方程 T   表1 方程(2)中的 及 在计算时，方程对流项采用二阶迎风格式。此功能在FLUENT中通过solve->

6、;controls >solution对话框实现。 对开缝翅片进行计算时，进口流速及温度均匀。容积两侧除翅片管外壁以外均为对称边界条件，上下外表、翅片管外壁以及开缝时冲出的小面均为恒定壁温。以上边界条件均在gambit中实现。需要注意的是：在这种情况的数值模拟中，用到了周期性边界条件，即换热器中每一片翅片的几何形状都是完全一样的，这样，在开缝处就可以在垂直方向以周期性边界条件定义，开缝面定义为流体，由于定义为周期性边界条件的目标本文中为垂直于来流方向的不同小面要求均为成对且网格生成完全一致，故先将需要定义的目标在gambit中 link faces for mesh，生成网格后后成对定义

7、，再读入FLUENT中。此功能在用FLUENT和gambit软件生成网格时实现。对图1中所示的开缝翅片生成如图2的计算网格。 图2 开缝翅片生成网格示意图 3.有关准那么数的定义 本文中Reynolds数、Nusselt数和阻力系数f的定义如下： 3 3式中各变量的意义如下： um 计算容积内沿流动方向最窄截面的流速 d3 翅片管外径 va 空气的运动粘性系数 ho 管外换热系数 Q 恒壁温外表换热量 Tw 壁面温度 Tm 空气进出口平均温度 S 换热面积 ka 空气导热系数 p 进出口压降 a 空气密度 L 计算容积沿流速方向的长度 t取对数平均温差，即 ，其中 ， 4.计算结果及分析 本文

8、计算中流体为空气，进口温度为303K,速度由逐渐增加到10m/s。翅片上下外表、翅片管外壁取313K。 1不同流速下开缝翅片传热特性的比拟 保持翅片几何形状不变，改变流体进口流速，其传热性能结果如图4所示。从结果可以看出，流速的改变对于换热性能的影响是比拟明显的，在均为层流的情况下，随着流速的增加，换热性能明显的提高，同相比，在流速到达10m/s时增幅到达原来的4倍左右。 换热特性拟合曲线： 图4 开缝翅片的换热特性 2不同流速下开缝翅片阻力特性的比拟 保持翅片几何形状不变，改变流体进口流速，其阻力性能结果如图5所示。从结果可以看出，流速的改变对于阻力性能的影响是比拟明显的，在均为层流的情况下

9、，随着流速的增加，阻力系数有所降低。 阻力特性的拟合曲线为： 图5开缝翅片的阻力特性 3计算后的温度和压力分布图 在计算中，考核计算结果的正确与否，还可以通过查看特性参数的分布图。对于换热特性和阻力特性，温度场和压力场的分布是很重要的参考依据。图6和给出了进口流速为9m/s时翅片沿流动方向的温度和压力分布图。 图6 温度场和压力场 5 结论       本文采用数值计算的方法，采用商用软件gambit和fluent，计算了一种由开缝翅片组成的管翅式换热器翅片侧的流动换热和阻力特性，发现随着流速的增加，换热性能增加，阻力系数减小。使用fluent

10、和gambit软件，可以比拟方便的对计算模型生成网格，定义特殊边界条件及计算，还可使用fluent输出所需要的图形。 参考文献 1. Shah R K, Heikal M R. Progress in the numerical analysis of compact heat exchanger surfaces. Advances in Heat Transfer, 2001, 34:363-442(N) 2. Atkinson K N, Drakaulie R, Heikal M r, Cowell T A. Two and three dimensional numerical mod

11、els of flow and heat transfer over louver fin arrays in compact heat exchanger. Int J heat Mass transfer, 1998, 41:4063-4080 3. Jang J Y, Chen L K. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in a three-dimensional wavy-fin and tube heat exchanger. Int J Heat Mass transfer, 1997, 22, 302-312 4. Jeom-Yul Yun, Kwan-Soo Leeb .