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凹凸酒窝表面换热管道内颗粒沉积与传热特性的数值模拟研究

收稿日期：2023-09-13 修回日期：2023-10-02 接受日期：2023-10-23

DOI:10.20078/j.eep.20231011

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    摘要：颗粒物在换热通道内的沉积会显著降低换热效率。 为了提高换热器的性能,更好地理解颗粒物在换热通道中的沉积特性对于提高换热器性能至关重要。 利用雷诺应力模型(RSM)和离散颗粒模型(DPM)对三维凹凸酒窝通道中颗粒的沉积特性进行了模拟。 在网格... 展开+
    摘要：

    颗粒物在换热通道内的沉积会显著降低换热效率。 为了提高换热器的性能,更好地理解颗粒物在换热通道中的沉积特性对于提高换热器性能至关重要。 利用雷诺应力模型(RSM)和离散颗粒模型(DPM)对三维凹凸酒窝通道中颗粒的沉积特性进行了模拟。 在网格无关性测试和数值验证之后,对凹凸酒窝通道中的流动结构、二次流、温度分布和颗粒沉积分布进行了分析和研究。 研究结果表明,影响颗粒在凹凸酒窝通道中沉积特性的主要机制是重力、热泳力、湍流结构、二次流和颗粒惯性,这些机制的影响随颗粒大小的变化而显著改变。 对于小颗粒(dp≤10 μm),凹凸酒窝结构的存在会促进沉积;但对于大颗粒(dp>10 μm),凹凸酒窝结构的存在只会对颗粒沉积位置的分布产生很小的影响。

    收起-

    作者：

    • 韩尊师1,2
    • 卢浩1,2,3,*
    • 赵文君2,3
    • 王泽宇1
    • 肖志博1

    作者简介

    作者简介：韩尊师(1999—),男,山东济南人,硕士在读,主要研究方向为能源多相流及传热传质。E-mail:1261779268@qq.com
    通讯作者：卢浩(1989—),男,湖北荆州人,教授,主要研究方向为能源多相流与传热传质。E-mail:luhao@xju.edu.cn

    单位

    • 1. 新疆大学 电气工程学院 能源碳中和实验室
    • 2. 新疆大学 西北能源碳中和教育部工程研究中心
    • 3. 新疆大学 未来技术学院 新能源研究中心

    关键字

    • 颗粒沉积
    • 凹凸酒窝结构
    • 离散颗粒模型
    • 数值模拟

    基金项目

    国家海外高层次人才计划、国家自然科学基金(No.52266017);国家社会科学基金重大项目(No.21&ZD133)

    引用格式

    韩尊师, 卢浩, 赵文君, 等. 凹凸酒窝表面换热管道内颗粒沉积与传热特性的数值模拟研究[J]. 能源环境保护, 2023, 37(5): 201-208.

    HAN Zunshi, LU Hao, ZHAO Wenjun, et al. Numerical simulation study of particle deposition and heat transfer characteristics in heat transfer pipes with dimpled dimple surface[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 201-208.

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