纵向涡发生器强化传热性能研究及其优化 内容简介

本书对纵向涡发生器的强化传热机理进行了研究, 对纵向涡发生器结构形式和结构参数进行了比较和优化, 并以压缩机中间冷却器和户外通信机柜热交换器为例, 采用纵向涡发生器翅片进行设计, 在不改变原有的运行条件和结构参数情况下, 换热性能均有10%以上的提高, 表明纵向涡发生器能够有效提高现有换热器的换热性能, 为工程实际中提高传热性能提供参考。

纵向涡发生器强化传热性能研究及其优化 本书特色

纵向涡是第三代强化传热表面的代表形式，基于纵向涡旋在流场中的流动特性来实现强化传热的目的，纵向涡一般依靠纵向涡发生器来产生。本书对纵向涡发生器的流动与传热性能进行了实验研究、数值模拟和理论分析，应用场协同理论对纵向涡发生器强化传热机理进行解释说明，并应用遗传算法和田口方法对纵向涡发生器的结构参数进行了优化设计。

纵向涡发生器强化传热性能研究及其优化 目录

1 绪论
1.1研究工作的背景及意义（1）
1.1.1换热器及其分类（1）
1.1.2强化传热的研究意义（4）
1.1.3优化设计的研究意义（6）
1.2纵向涡发生器强化传热研究进展（7）
1.2.1纵向涡发生器翅片管翅式换热器强化换热的研究进展（8）
1.2.2纵向涡发生器在矩形通道内流动传热性能的研究进展（11）
1.3强化传热的场协同理论研究进展（13）
1.4换热器的优化设计研究进展（15）
1.4.1遗传算法在换热器优化设计的研究进展（16）
1.4.2田口方法在换热器优化设计的研究进展（17）
1.5本章小结（18）
2纵向涡发生器翅片管翅式换热器实验研究（20）
2.1实验测试系统（20）
2.1.1测量参数及测量方法（22）
2.1.2实验过程（23）
2.1.3实验数据处理（23）
2.1.4实验结果不确定度分析（26）
2.2实验元件几何尺寸及结构参数（27）
2.3实验系统校核（29）
2.4实验结果与分析（30）
2.4.1管排数对换热与阻力性能的影响（30）
2.4.2翅片形式对换热与阻力性能的影响（33）
2.4.3经验关联式的确定（35）
2.5不同翅片实验元件换热综合性能比较（37）
2.5.1相同质量流量准则、相同泵功率准则、相同压降准则（37）
2.5.2改变外形尺寸**准则（VG-1）（40）
2.5.3体积因素法准则（Volume Goodness）（42）
2.6本章小结（43）
3CFD形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器流动传热性能
研究（44）
3.1CFD形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器的数值计算（45）
3.1.1物理模型及数学描述（45）
3.1.2计算模型考核（48）
3.2几何参数对CFD形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器的
换热阻力性能的影响（49）
3.2.1管排的影响（50）
3.2.2纵向涡发生器攻角的影响（55）
3.2.3纵向涡发生器长度的影响（57）
3.2.4纵向涡发生器高度的影响（60）
3.2.5翅片材料的影响（61）
3.2.6翅片厚度的影响（63）
3.2.7翅片间距的影响（64）
3.2.8横向管间距的影响（65）
3.2.9纵向管间距的影响（66）
3.3CFD形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器换热及阻力多元
变量关联式的拟合（67）
3.4本章小结（72）
4 CFU形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器流动传热性能
研究（73）
4.1CFU形式纵向涡发生器翅片管翅式换热器的数值计算（73）
4.1.1物理模型及计算方法（73）
4.1.2计算模型考核（74）
4.1.3两种形式纵向涡发生器流动传热性能比较（74）
4.2几何参数对流动传热性能的影响（80）
4.2.1攻角α的影响（81）
4.2.2长度Vl的影响（81）
4.2.3高度Vh的影响（82）
4.2.4顶点与下边界间距xVG的影响（82）
4.2.5顶点与左边界间距yVG的影响（83）
4.3本章小结（84）
5 CFU形式纵向涡发生器矩形通道流动传热性能研究（85）
5.1纵向涡发生器作用下矩形通道内流动换热性能的数值计算（85）
5.1.1物理模型及计算方法（85）
5.1.2计算模型考核（88）
5.2不同形式矩形通道流动换热性能比较（90）
5.2.1换热性能比较（90）
5.2.2阻力性能比较（94）
5.2.3综合换热性能比较（95）
5.3几何参数对流动换热性能的影响（96）
5.3.1椭圆支柱几何参数的影响（96）
5.3.2纵向涡发生器厚度的影响（98）
5.3.3纵向涡发生器长度的影响（98）
5.3.4纵向涡发生器高度的影响（99）
5.3.5纵向涡发生器攻角的影响（100）
5.3.6纵向涡发生器横向间距的影响（101）
5.3.7纵向涡发生器纵向间距的影响（102）
5.4本章小结（102）
6 纵向涡发生器翅片换热性能的优化（104）
6.1基于遗传算法（GA）的换热器优化（104）
6.1.1遗传算法（GA）简介（104）
6.1.2热力设计过程结合遗传算法搜索过程（107）
6.1.3重量*轻为目标函数的GA优化（111）
6.1.4费用*少为目标函数的GA优化（112）
6.1.5遗传算法（GA）优化（114）
6.2基于田口方法的换热器优化（115）
6.2.1田口方法简介（115）
6.2.2田口方法优化（120）
6.3田口方法对CFD形纵向涡发生器翅片管翅式换热器优化（123）
6.4田口方法对CFU形纵向涡发生器翅片管翅式换热器优化（126）
6.5田口方法对CFU形纵向涡发生器矩形通道的优化（130）
6.6本章小结（133）
7 纵向涡发生器矩形通道内脉动流强化传热特性研究（134）
7.1脉动流强化传热研究进展（134）
7.2物理问题数学描述及数值方法（136）
7.3计算结果及讨论（138）
7.3.1计算模型验证（138）
7.3.2脉动流工况矩形通道流场分布（139）
7.3.3脉动频率、脉动振幅和Re对出口温度的影响（140）
7.3.4脉动频率、脉动振幅和Re对换热性能的影响（141）
7.3.5脉动频率、脉动振幅和Re对阻力性能的影响（142）
7.4本章小结（144）
8 纵向涡发生器强化传热应用案例（146）
8.1纵向涡发生器在压缩机中间冷却器中的应用（147）
8.2纵向涡发生器在通讯机柜热交换器中的应用（150）
8.3本章小结（154）
9 结论及展望（155）
9.1主要结论（155）
9.2后续工作建议（157）
参考文献（158）

纵向涡发生器强化传热性能研究及其优化 作者简介

唐凌虹，博士，西安石油大学副教授，湖北襄阳人。2001年7月毕业于哈尔滨工程大学核工程专业，获工学学士学位；2004年6月毕业于西安交通大学核能科学与技术专业，获工学硕士学位；2009年3月毕业于西安交通大学动力工程及工程热物理专业，获工学博士学位。2014年6月由哈尔滨工程大学核科学与技术博士后流动站出站。主要从事高等传热学、工程热力学、泵与风机等课程教学工作；研究方向为新一代传热技术及新型高效换热设备的研究及先进数值模拟方法；在国内外杂志和国际会议发表论文20余篇，其中SCI检索8篇，EI检索10余篇。