Численный трехмерный анализ теплогидравлических свойств турбулентного течения в закрученных квадратных воздуховодах
П. Промтайсонг1, В. Чуваттанакул2, С. Эямсаард1
1Технологический университет Маханакорн, Бангкок, Таиланд
k.pitak_pts@hotmail.com
2Технологический институт короля Монгкута Ладкрабанг, Бангкок, Таиланд
varesaatkmitl@gmail.com
Ключевые слова: теплообмен, пассивный теплообмен, закрутка, турбулентное периодическое течение, закрученный квадратный воздуховод
Страницы: 365-378
Аннотация
В работе исследуются теплообмен, локальные распределения числа Нуссельта, структура течения и характеристики трения закрученных квадратных воздуховодов. Проведен численный анализ влияния величины коэффициента закрутки ( TR = p / D = 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5 и 6) на теплогидравлические характеристики закрученных квадратных воздуховодов при постоянном тепловом потоке у стенки для чисел Рейнольдса, определяемых гидравлическим диаметром закрученного квадратного воздуховода, в диапазоне от 3000 до 20000. Для сравнения выполнен анализ тех же характеристик для прямого квадратного воздуховода. Численные результаты показали, что закрученные квадратные каналы являются более эффективными с точки зрения теплопередачи, чем прямые квадратные каналы, поскольку вихревой поток способствует увеличению перемешивания жидкости и уменьшению толщины теплового пограничного слоя. Уменьшение коэффициента закрутки приводит к увеличению числа Нуссельта и коэффициента трения за счет более высокой частоты вихревого течения. По сравнению с прямыми квадратными воздуховодами в закрученных квадратных воздуховодах теплообмен для TR = 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5 и 6 улучшился на 52, 49,82, 45,85, 42,22, 39,54, 35,41, и 31,77 % соответственно. Среди исследованных закрученных воздуховодов те, у которых коэффициент закрутки TR = 3,5, имеют максимальный коэффициент теплогидравлической эффективности - 1,42 при Re = 3000. Результаты также показали, что закрученные квадратные воздуховоды превосходят по теплогидравлическим характеристикам прямые квадратные воздуховоды.
|
