王翠华等三角形螺旋流道层流流动及换热特性模拟 33 流场的特性,可知该区域靠近二次涡,说明正是2个于两峰值处№值增大较多,№。依然会随着Re 次涡减薄了换热壁面处的热边界层,强化了该区的增加而增大,Na随Re数的变化如图6所示。 域壁面的换热,使得二次螺旋流道内流体的换热性 能远远优于直管。 14-00.0414 △0.0276 10 图6δ对Nam的影响 Fig 6 Effect of 8 on Nu (a)Re=400 图4不同雷诺数时量纲一温度等 量纲一曲率对N。和N1的影响如图6和图7 Fig. 4 Contours of dimension lone temperature for different Re 所示,从图7可以看出,当Re=800量纲一曲率增大 图5给出了模型2不同Re数时换热壁面局部时,换热面上各点的Ma值均增大,其趋势与增大 努塞尔数Ma沿换热壁面的分布,局部努塞尔数及时Na的变化相似,换热面中心和两端M值很小, 平均努塞尔数的定义见文献[21]。 该区域δ对№ul-值的影响也很小,同样由于近峰值区 域№-n显著增大,使得同一Re数下量纲一曲率大的 模型具有较大的№a值。图8给出了量纲一曲率对 f的影响,对比图6和图8可知,增大Re和δ都会使 №am和f增大,这说明Re和δ的增大 书 0.0414 0-0.0276 图5不同Re数时№-沿换热壁面的分布 Fig 5 Distributions of Nuk on heated wall for different Re 由图5可知,同一Re数下换热壁面上各点的 0510152025 №a-值基本呈对称分布,这和图4中温度等值线沿 图7曲率不同时Nu沿换热壁面的分布 截面水平中心线基本呈对称分布相一致。换热面两 Fig. 7 Distributions of Nul e on the heated wall for different 8 端靠近45°夹角处及中心点的№a值较小,而靠近 次涡处的M出现了2个最大值,这和图4分析 的结果完全吻合。从图5还可以看出,随着Re数的 0.0828 30-0-0.0414 增大换热面各点的№u值基本都会增大,尤其两峰 △0.0276 值处№u-值增加得最为明显,这是因为这2个区域 的二次流速度较大,二次流对该区域强化传热的作 用也就最大。Re数增大对换热面两端及中心处换 热强化不明显,其M-变化很小,且随着Re的增 大,由于流场中二次涡中心的位置逐渐向两尖角处 偏移(见图3),№-峰值的位置也向换热面的两端 图88对fk的影响 偏移,致使换热面中心区域弱强化传热区增大,但由 Fig 8 Effect of 8 on fg流场的特性，可知该区域靠近二次涡，说明正是 ２个 二次涡减薄了换热壁面处的热边界层，强化了该区 域壁面的换热，使得二次螺旋流道内流体的换热性 能远远优于直管。 图 ４ 不同雷诺数时量纲一温度等值线图 Ｆｉｇ．４ ＣｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｏｎｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＲｅ 图 ５给出了模型 ２不同 Ｒｅ数时换热壁面局部 努塞尔数 Ｎｕｌｏｃ沿换热壁面的分布，局部努塞尔数及 平均努塞尔数的定义见文献［２１］。 图 ５ 不同 Ｒｅ数时 Ｎｕｌｏｃ沿换热壁面的分布 Ｆｉｇ．５ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＮｕｌｏｃｏｎｈｅａｔｅｄｗａｌｌｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＲｅ 由图 ５可知，同一 Ｒｅ数下换热壁面上各点的 Ｎｕｌｏｃ值基本呈对称分布，这和图 ４中温度等值线沿 截面水平中心线基本呈对称分布相一致。换热面两 端靠近 ４５°夹角处及中心点的 Ｎｕｌｏｃ值较小，而靠近 二次涡处的 Ｎｕｌｏｃ出现了 ２个最大值，这和图 ４分析 的结果完全吻合。从图 ５还可以看出，随着 Ｒｅ数的 增大换热面各点的 Ｎｕｌｏｃ值基本都会增大，尤其两峰 值处 Ｎｕｌｏｃ值增加得最为明显，这是因为这 ２个区域 的二次流速度较大，二次流对该区域强化传热的作 用也就最大。Ｒｅ数增大对换热面两端及中心处换 热强化不明显，其 Ｎｕｌｏｃ变化很小，且随着 Ｒｅ的增 大，由于流场中二次涡中心的位置逐渐向两尖角处 偏移（见图 ３），Ｎｕｌｏｃ峰值的位置也向换热面的两端 偏移，致使换热面中心区域弱强化传热区增大，但由 于两峰值处 Ｎｕｌｏｃ值增大较多，Ｎｕｍ 依然会随着 Ｒｅ 的增加而增大，Ｎｕｍ 随 Ｒｅ数的变化如图 ６所示。 图 ６ δ对 Ｎｕｍ 的影响 Ｆｉｇ．６ ＥｆｆｅｃｔｏｆδｏｎＮｕｍ 量纲一曲率对 Ｎｕｍ 和 Ｎｕｌｏｃ的影响如图 ６和图 ７ 所示，从图 ７可以看出，当 Ｒｅ＝８００量纲一曲率增大 时，换热面上各点的 Ｎｕｌｏｃ值均增大，其趋势与 Ｒｅ增大 时 Ｎｕｌｏｃ的变化相似，换热面中心和两端 Ｎｕｌｏｃ值很小， 该区域 δ对 Ｎｕｌｏｃ值的影响也很小，同样由于近峰值区 域 Ｎｕｌｏｃ显著增大，使得同一 Ｒｅ数下量纲一曲率大的 模型具有较大的 Ｎｕｍ 值。图 ８给出了量纲一曲率对 ｆＲｅ的影响，对比图 ６和图 ８可知，增大 Ｒｅ和 δ都会使 Ｎｕｍ 和 ｆＲｅ增大，这说明 Ｒｅ和 δ的增大 图 ７ 曲率不同时 Ｎｕｌｏｃ沿换热壁面的分布 Ｆｉｇ．７ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＮｕｌｏｃｏｎｔｈｅｈｅａｔｅｄｗａｌｌｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔδ 图 ８ δ对 ｆＲｅ的影响 Ｆｉｇ．８ ＥｆｆｅｃｔｏｆδｏｎｆＲｅ 王翠华等 三角形螺旋流道层流流动及换热特性模拟 ·３３·