热能动力工程论文提纲

论文题目：润滑油在内插涡产生器管内流动与传热特性的数值研究

摘要：换热器被广泛应用于工业生产的各种换热设备中,它不仅是保证重要工程设备正常运转不可或缺的热能部件,而且在能源合理利用、动力消耗和投资成本减少方面发挥着重要的作用。换热能力是衡量换热器性能的重要指标,如何提高换热器的换热能力是目前热能动力领域的热点研究课题之一。强化传热技术能够显著改善换热器的换热能力,其主要通过增加换热面积、使用内插扰流元件以及改变工质特性来实现强化传热,而采取扰流元件是一种最常见的强化传热技术。基于这一背景,本文利用数值模拟对内插同轴交叉涡产生器的管内润滑油的流动与传热展开研究,并在此基础上提出了规则间隔同轴交叉涡产生器、中空同轴交叉涡产生器模型。详细研究了同轴交叉涡产生器的形状、扭率Y、间距Sn及基带宽度D0等结构参数对管内润滑油的流动与传热特性的影响,同时,研究了规则间隔同轴交叉涡产生器的间距和中空同轴交叉涡产生器的扭率对管内润滑油的流动与传热的影响,可为内插扰流元件型换热器的优化设计提供基础数据。具体研究结果如下:（1）通过对内插不同形状同轴交叉涡产生器的管内润滑油流动与传热的研究,发现涡产生器强化传热的效果由强到弱的顺序依次为:等腰梯形同轴交叉涡产生器、直角梯形同轴交叉涡产生器、平行四边形同轴交叉涡产生器和矩形同轴交叉涡产生器。（2）通过对管内插不同形状同轴交叉涡产生器的研究,发现在沿主流方向x=0.315～0.353m范围内,管内润滑油流动处于充分发展阶段,其平均Nu数按照周期性变化。（3）当等腰梯形同轴交叉涡产生器的扭率和间距固定时,平均Nu数随Re的增大而增大,阻力系数f随Re的增大而减小,强化传热因子JF和管内二次流强度Se均随Re的增大而增大;当Re固定时,其平均Nu数、管内二次流强度Se、强化传热因子JF均随扭率和间距的减小而增大。（4）不同间距率下,规则间隔同轴交叉涡产生器的平均Nu数最大是光管的2.51倍;其阻力系数最大是光管的2.25倍。（5）扭率相同时,随Re的增大,中空同轴交叉涡产生器平均Nu数增大,阻力系数f减小;扭率不同时,中空同轴交叉涡产生器的平均Nu数最大是光管的3.51倍;强化传热因子JF均大于1,表明管内插中空同轴交叉涡产生器能有效强化润滑油传热。

关键词：同轴交叉涡产生器;强化传热;二次流;数值模拟

学科专业：动力工程（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 强化传热技术发展简介

1.3 内插件强化传热概述

1.4 管内插入物强化传热技术研究现状

1.4.1 扭带型

1.4.2 涡产生器

1.5 二次流强化传热

1.6 本文主要研究内容

2 数理模型

2.1 物理模型

2.1.1 传统涡产生器

2.1.2 同轴交叉涡产生器

2.2 数学模型及数值方法

2.2.1 模型简化及假设

2.2.2 基本控制方程

2.2.3 边界条件及求解参数

2.2.4 网格划分

2.2.5 物性参数的选择

2.3 计算方案

2.4 网格独立性考核

2.5 数值结果验证

2.6 本章小结

3 管内插不同形状同轴交叉涡产生器数值计算结果分析

3.1 管内流体流动及综合换热性能分析

3.1.1 涡产生器形状对速度分布特性的影响

3.1.2 涡产生器形状对温度分布特性的影响

3.1.3 涡产生器形状对平均Nux分布特性的影响

3.2 涡产生器形状对局部Nulocal分布特性的影响

3.3 涡产生器形状对二次流强度与对流换热的影响

3.4 本章小结

4 同轴交叉涡产生器结构参数对管内流动与传热特性的影响

4.1 涡产生器扭率对管内流动与传热的影响

4.1.1 涡产生器扭率对流动与传热平均特性的影响

4.1.2 涡产生器扭率对速度分布特性的影响

4.1.3 涡产生器扭率对局部传热特性的影响

4.1.4 涡产生器扭率对二次流强度与对流换热的影响

4.2 涡产生器间距对管内流动与传热的影响

4.2.1 涡产生器间距对流动与传热平均特性的影响

4.2.2 涡产生器间距对速度分布特性的影响

4.2.3 涡产生器间距对局部传热特性的影响

4.2.4 涡产生器间距对二次流强度与对流换热的影响

4.3 涡产生器基带宽度对管内流动与传热的影响

4.3.1 涡产生器基带宽度对流动与传热平均特性的影响

4.3.2 涡产生器基带宽度对速度分布特性的影响

4.3.3 涡产生器基带宽度对局部传热特性的影响

4.3.4 涡产生器基带宽度对二次流强度与对流换热的影响

4.4 本章小结

5 内插规则间隔同轴交叉涡产生器管内流动与传热特性的分析

5.1 计算模型

5.2 规则间隔同轴交叉涡产生器对管内流动与传热特性的影响

5.2.1 规则间隔同轴交叉涡产生器对流动与传热平均特性的影响

5.2.2 间距率对速度分布特性的影响

5.2.3 间距率对局部传热特性的影响

5.2.4 间距率对二次流强度与对流换热的影响

5.3 本章小结

6 内插中空同轴交叉涡产生器管内流动与传热特性的分析

6.1 计算模型

6.2 中空同轴交叉涡产生器对管内流动与传热特性的影响

6.2.1 中空同轴交叉涡产生器对流动与传热平均特性的影响

6.2.2 扭率对速度分布特性的影响

6.2.3 扭率对局部传热特性的影响

6.2.4 扭率对二次流强度与对流换热的影响

6.3 不同内插件对管内流动与传热特性的影响

6.3.1 不同内插件对流动与传热平均特性的影响

6.3.2 不同内插件对局部传热特性的影响

6.3.3 不同内插件对二次流强度与对流换热的影响

6.4 不同涡产生器下Num、f、Se与结构参数的拟合关系式

6.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录A 符号表