热管换热器内的流场模拟开题报告

全文总字数：1521字

1. 研究目的与意义

为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高技能换热设备，应用计算流体力学软件FLUENT对热管换热器壳程纵向冲刷方式、径向式热管换热器管内工质及管外结构对壳程温度场和流场的影响进行数值模拟，从而对热管换热器的流动和传热机理做出分析并进行规律总结，便于采取有效的改善热管换热器传热的措施。

2. 国内外研究现状分析

国外学者mjandrews用三维、完全隐式、同体坐标控制体积技术模拟了弓形折流板管壳式换热器壳程的流体流动和传热。

物理模型仍采用在patankar和spalding提出的分布阻力、体积多孔度以及sha提出的表面渗透度来处理管束及折流板等固体物对壳程内流体流动和传热的影响并考察了管束引起的湍流产生和耗散作用，用附加源项表示，从而得到修正的k一ε占模型来用于模拟湍流的影响，壳壁和折流板壁用壁面函数法处理。

根据上述物理模型建立了管壳式换热器的数学模型。

3. 研究的基本内容与计划

利用对热管换热器内的热流体的流场形式的数值计算模拟，根据所得到的结果分析换热器内流场的改善优化方案和对热管换热器的强化传热采取怎样的措施提出合理方案。采用计算流体力学模拟软件模拟热管换热器的传热过程，分析换热器内流体的速度场、温度场、压力场的特征，获得传热系数沿着管子径向、轴向、以及流体流向等的变化规律等通过熟练掌握，合理利用Fluent等软件对热管换热器的流场模拟充分认识理解换热器内热流体的换热机理，并提出合理优化方案。

计划：1～2周:了解热管换热器内流体情况对传热的影响，为模拟做基础准备；3～6周:认真学习Fluent等软件,了解流场模拟的步骤过程;7～10周:安排流场模拟的工作的具体步骤,并实施；11～13周:查看热管流体的数值模拟的结果情况，并得出初步结论和方案；14～15周:撰写论文；16周:准备答辩。

4. 研究创新点

利用较为先进的计算机数值模拟的方法把热管换热器内的流体流动情况及温度场情况较生动的模拟出来，再根据模拟结果分析提出更加合理的改善结构或强化传热的方案。