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本文首先通过实验研究了多排直角三角翼对纵向涡发生器强化恒热流竖直平板自然对流的换热效果。然后利用数值模拟计算软件对实验进行了模拟,并进一步通过数值模拟研究了多排直角三角翼对纵向涡发生器的几何参数对强化换热效果的影响。
实验结果表明:PHOENICS软件可以较好的完成对直角三角翼对纵向涡发生器强化恒热流竖直平板自然对流换热的模拟。模拟结果与实验结果对比符合较好。直角三角翼对纵向涡发生器采取多排布置时,各排间的纵向间距是影响换热的一个重要几何因素。对本实验选取的尺寸为10mm×20mm,15mm×30mm,20mm×40mm的纵向涡发生器,各排间的纵向间距为35mm时能够达到最优的换热效果。多排直角三角翼对纵向涡发生器采取错列布置时,可以改善纵向涡发生器前的很小范围内和相邻两纵向涡发生器之间的换热恶化区域的换热条件,因此能够达到良好的换热效果。在其他几何参数相同的情况下,错列布置的强化效果要优于均匀布置的情况,且布置的纵向涡发生器数目要少于均匀布置的情况。直角三角翼对纵向涡发生器采取多排错列布置时,纵向涡发生器的翼高和各列间的横向间距会对换热产生综合的影响效果。在本实验条件下,当涡发生器由距实验板下缘240mm处开始错列布置时,最佳翼高为20mm,最佳横向间距为90mm。而且最佳翼高与当地的层流边界层厚度有关,层流边界层厚度大的,最佳翼高大。在错列布置方式中,合理的纵向涡发生器翼高和各列间横向间距应满足:1.在一定当地自然对流层流边界层厚度下,纵向涡发生器翼高可以产生适中的纵向涡旋;2.横向间距足够,可以体现出错列布置时对换热较弱区域的改善效果。对整板间隔地布置采用错列布置方式的多排纵向涡发生器,能够达到理想的换热效果,对尺寸为15mm×30mm的纵向涡发生器,强化提高比例可以达到61.1%。