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板翅式换热器作为一种高效紧凑换热器,在工业生产领域有着广泛应用。翅片作为板翅式换热器中的核心部件,其结构优劣直接决定设备换热效率的高低。近年来许多学者都采用数值模拟方法来研究新型翅片结构的流动传热特性。本论文以平直翅片和锯齿翅片结构为基础,建立了单个翅片流道的传热和流动模型,借助CFD软件分别在恒定壁温、恒定热流密度和耦合热边界条件下进行模拟仿真并对结果进行分析,与其他学者的实验数据对比验证,并对翅片结构进行改进优化。研究内容和结果如下:(1)平直翅片的模拟结果表明:流道入口处流体和壁面温差较大,入口处努塞尔数Nu远高于流道中的Nu。随着流体升温,与壁面温差减小,Nu降低并趋于平稳。三种热边界条件下努赛尔数Nu和传热因子j均随雷诺数的升高而降低,恒定壁温条件和耦合条件下流道Nu的计算结果相差为5.95%;恒定热流条件与恒定壁温条件的结果相差为16%,与耦合条件的结果相差为11.4%。因此Nu在恒定热流密度条件下最高,在恒定壁温条件与耦合条件下则较为接近。(2)对平直翅片加装扰流柱和扰流片结构,与原结构的模拟结果对比分析得出:扰流结构削薄了边界层,强化了传热。三种结构的传热因子j和阻力因子f均随雷诺数Re的上升而降低。当Re小于900时,扰流柱结构的j因子高于扰流片结构;Re大于900时,扰流片结构的j因子高于扰流柱结构。对于f因子,扰流片结构的f因子最高,平直翅片f因子最低。压降均随Re的升高而上升,扰流片结构的压降最高,平直翅片的压降最低。(3)锯齿翅片的模拟结果表明:边界层分离及流动截面变化引起动能和静压能的转变造成了流道内区域压力升高的现象。恒定热流条件下流道内温度低于恒定壁温条件,而耦合条件下流道内温度最高。流道平均努赛尔数均随Re的上升而升高,Re较大时,恒定热流密度下的流道平均努赛尔数高于恒定壁温和耦合条件。对于传热因子j,当雷诺数小于750时,恒定热流密度条件的传热因子j与文献中的实验数据较接近,当雷诺数大于等于1000时,恒定壁温条件的传热因子j与文献中的实验数据较接近。(4)对锯齿翅片结构进行改进,设计具有不同弯折角的交叉弯折锯齿翅片结构,通过模拟仿真研究对比不同弯折角度对流动换热带来的影响,最终发现当弯折角度为160°时,流道平均努赛尔数均高于其他角度,阻力因子也相对较低,而压降与锯齿翅片压降基本一致,传热品质因子能够达到最佳值,翅片的综合性能也比较优良。