热能动力工程

作者：姚志敏,江胤辉,文鹏程,焦锐

单位：武汉理工大学 船海与能源动力工程学院,,武汉理工大学 船海与能源动力工程学院,,武汉理工大学 船海与能源动力工程学院,,武汉理工大学 船海与能源动力工程学院,

关键词：涡流发生器;强化传热;流动阻力;综合换热性能;场协同

针对换热器流道空气侧传热效率低的问题，本文通过数值模拟研究Re=5000～17500 时矩形通道内安装8对弯曲涡流发生器对流道传热性能的影响，分析了涡流发生器不同几何形状、弯曲角度及迎攻角度对流动传热的影响，并基于场协同原理分析传热增强机理。结果表明：加入弯曲涡流发生器可均匀压力分布、分散温度梯度，气流分离与再附着可形成湍流和二次流区域，提升换热效果；Re=5000～12000区间鱼鳍形涡流发生器换热效果最佳，流动性能较好，矩形涡流发生器Re=12000时Nu为53.67，开始超过鱼鳍形成为最高，Re=12000～17500区间矩形涡流发生器Nu始终略高于鱼鳍形，换热性能最佳，但流动阻力始终最大；弯曲角度从15°增加到75°时，Nu/Nu0降低17%，f/f0降低25%，PEC降低9%；迎攻角55°时Nu/Nu0达到最大值1.63，换热效果最佳，迎攻角60°时f/f0相较于30°增大92%，迎攻角45°时PEC有最大值1.147，较55°换热最佳工况提升8%，综合换热性能最优；引入弯曲涡流发生器可降低流道中场协同角，Re=5000情况下带有鱼鳍形涡流发生器的矩形流道边界层附近场协同性最优，强化换热效果最显著。

来源：2025年第9期

《热能动力工程》期刊编辑部

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