某特种车辆板式换热器阻力与传热特性的数值模拟分析

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某特种车辆板式换热器是通过润滑机械油与冷却水的热交换,用于润滑机械油的散热与降温。阻力与传热特性是换热器设计与应用的两个主要问题,数值模拟是目前换热器阻力与传热特性分析的有效手段。本文采用数值模拟技术开展某特种车辆板式换热器的阻力与传热特性分析。主要工作内容如下:  (1)介绍了流体运动的基本概念和换热器传热的原理,讨论了换热器数值的方法以及湍流模拟方法与对应的湍流模型。  (2)对板式换热器冷流体(水)和热流体(油)分别建立数值模型,运用Fluent软件分别对冷热流体进行速度场和压力场的分析。得到了冷热流体流入各个板层间冷热流体的入口流速,冷热流体的分析结果均呈现出中间板层流速大,其他层板片的流速随着离中间板层距离的增大而降低。得到了换热器冷热流体压力变化规律与各自的压力降,并分别研究了冷热流体入口流量对换热器压降和泵送功耗的影响,得出冷热流体的压降和泵送功耗都随着冷热流体流量的增大而逐渐增大。  (3)讨论了整体数值模拟模型和单元数值模拟模型在板式换热器传热数值模拟中的不足之处和局限性,提出了用于板式换热器传热数值模拟的“两个半片组合的单元模型”,并设置验证对象进行建模,运用Fluent对其进行传热分析,从传热量的角度与整体数值模拟模型得到的仿真结果进行了对比,证明所提出的新模型在板式换热器传热数值模拟中可行。  (4)建立某特种车辆板式换热器的“两个半片组合的单元模型”传热数值模拟模型,利用Fluent软件通过对换热器单层板片的传热数值模拟,进而求解换热器的总体传热特性。研究了不同层位板片的传热量和传热系数的变化规律,以及热流体(油)的入口流量对传热特性的影响,得出某特种车辆板式换热器处于中部位置的各层板片传热量和总传热系数较高,且随着换热器整体热流体(油)的入口流量的增大,各层板片的传热量和总传热系数也随之增大。
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