论文部分内容阅读
错位翅片板翅式换热器具有换热效率高、结构紧凑、体积小、质量轻等特点,在航空发动机润滑系统中用于滑油换热。目前,错位翅片多应用于低粘性、低普朗特数的空气、水等介质的换热,并且大部分错位翅片水力直径较大;航空发动机中的滑油具有高温、高粘性、高普朗特数的特点,且滑油换热器内的错位翅片水力直径较小。因此,本文以高温滑油为介质,对小水力直径的错位翅片进行数值模拟,研究结构参数对其换热性能的影响,为航空发动机错位翅片板翅式换热器的应用提供理论参考。本文对错位翅片进行了数值模拟与验证,确定了v~2-f模型作为模拟模型,与实验数据相比,进出口温差平均误差为5.64%,阻力平均误差为3.76%。在此基础上,对错位翅片的流场进行了分析。根据控制变量法,改变结构参数(翅片间距s、翅片高度h、翅片长度l、翅片厚度t、齿型角α、流动角度β)进行模拟,通过对比流场内的参数(流线分布、涡量、温度、流速以及局部对流换热系数)与性能因子(j、f、JF),得出结论:翅片间距、长度通过破坏边界层、增大换热面积、增强扰动三方面强化换热,翅片厚度、齿型角、流动角度通过破坏边界层、增强扰动两方面强化换热,翅片高度通过增大换热面积强化换热;随着翅片间距、长度的减小,翅片高度、厚度、齿型角、流动角度的增大,翅片换热性能逐渐增强,阻力随之增大;随着翅片间距、高度的减小,厚度、齿型角、流动角度的增大,翅片综合性能逐渐提高,翅片长度为4mm时,其综合性能最优。利用单因素方差分析方法,得出各结构参数对翅片性能的影响程度:齿型角和流动角度对错位翅片换热性能的影响程度最为显著,其次为翅片高度,其余结构影响程度较弱。利用模拟数据,建立了研究范围内的j因子与f因子的经验关联式。