【翅片管换热器模型概述3200字】

翅片管换热器模型概述 1 1 3 4 5 6 7 8图2-1所示，此系统可以充分利用汽车发动机运行时排气管所排放的尾气余热对空气进尾气交换器尾气交换器调系统吸气机图2-1尾气余热利用供暖系统结构图的尾气换热器由四排铜管串联组成，翅片采用及间距一定。其整体示意图如图2-2(a)所示，汽车尾气经排气管从N3□流入，与翅片和铜管发生强制对流换热后由N4□流出；外界冷空气经吸气机吸入后从N1□流入，x三图2-2翅片管换热器结构示意图时的换热比顺排时较强烈，故本文所采用的排列方式为叉排。如图2-2(b)所示为换热在该翅片管换热器中，管排数为N,单程管长度为S,换热管的纵向间距为x,横向间距为y。如图2-2(c)所示为换热器局部示意图，其翅片间距为δ,翅片厚度为δ,表2-1翅片管换热器具体尺寸结构参数横向管间距x(mm)纵向管间距y(mm)翅片间距δ(mm)7翅片厚度δ(mm)2翅片单元厚度δ(mm)9管排数N4单管程长度S(mm)1.2数学模型对于定常不可压缩流体，其P为常数，则表达式简化为：u、V、w—一点(x,y,z)处的速度分量(2)动量守恒方程动量守恒方程规定任何控制体中流体动量对时间的变化其中，△—一拉普拉斯算子p——流体密度u、V、w—一点(x,y,z)处的速度分量(3)能量守恒方程T——热力学温度1.3计算区域的选取选取一个翅片单元(即一个翅片与翅片两侧各一半的流动空间)为计算区域。由于尾气此分别在进口、出口区域设置了长度为80mm和100mm的延长区。由于简化后的模型图2-3计算区域示意图本文通过ANSYSICEMCFD软件对模型进行网格的划分，和其他网格划分软件相好的几何模型建立一个整体的块(block),设定其为fluid;再根据翅片的形状及位置对块进行切割，对于圆管要将其进行Ogrid型切分，再对划分好的块进行关联，并将多过3mm,由于翅片表面有边界层，需要对其进行网格加密，并分布如表1.2。网格质量都大于0.7,满足计算条件，可以进行计算。对所选计算域网格划分示意图如图2-4所示。最后将结构化网格转化为非结构化网格并导出mesh。表2-2网格质量分布网格质量网格数量质量占比(%)001.4550.95-1.0(b)翅片区域网格划分示意图图2-4网格划分示意图边界条件设定如下，示意图如图2-5所示(1)进口边界设置为速度边界条件，温度设定为623K;(2)出口边界设置为压力出口；(3)换热管内壁面温度设定为恒定温度323K;(4)烟气流体与翅片和换热管之间的接触面设定为流固耦合交界面；(5)左右侧面为对称边界条件；(6)上下壁面设定为绝热边界条件；图2-5边界条件示意图模型，选择SIMPLE算法进行计算，压力松弛因子设定为0.3,密度松弛因子和体积力松弛因子设定为0.8,动量松弛因子设定为0.7,能量松弛因子为1;残差值的设定为能量方程残差值小于10-⁶,动量方程残差值小于10-⁶。1.6网格无关性验证在利用ANSYS软件进行数值模拟计算的过程中，处了网格质量对计算结果有着较本节选取最大网格尺寸分别为3mm、1.7mm、1.4mm、1.1mm、1.8mm、1.5mm对致，最后计算Nu,得到Nu与网格尺寸的关系如图2-6所示。由图2-6可知，随着最大网格尺寸的减小，网格数量提高，Nu也随之增大。随着尺寸为1.7mm时，得到一个独立解，此时网格数量为228480.1.7计算所用到的参数根据本文的研究内容，需要对计算结果进行相应的处理，相关参数的定义如下：努赛尔数Nu:h:换热系数d: