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摘 要

本文以节约能源降低生产成本为目的，利用Icepak软件对矩形翅片热管换热器进行数值模拟。本论文中的数值模拟设置了翅片间距，翅片厚度，翅片长宽比（翅片高度），进口风速、是否开孔（开孔尺寸）等参数。每次模拟只同时改变流速与其中一个参数，利用Icepak自带的后处理功能分析其对热管换热器的表面传热系数、传热热阻及压降的影响。

数值模拟的结果表明：①空气流速增大，矩形翅片管的表面传热系数明显增加，传热热阻减小；②当翅片间距变大时，矩形翅片管的表面传热系数单调递减；③翅片厚度变大，传热热阻先增大后减小，表面传热系数先减小后增大，翅片厚度在某个数值获得最优模拟结果；④随着翅片长宽比的减少，传热系数略微减小，但宽度一定时，翅片长度越大，传热系数单调增加；⑤翅片上开孔时的传热系数大于不开孔时的传热系数；当翅片上开孔半径增加时，翅片管总表面换热系数先增加后下降，在某个数值获得最优模拟结果。

关键词：矩形翅片 传热系数 数值模拟 热管换热器

Heat transfer and flow analysis of rectangular

fin heat pipe heat exchanger

ABSTRACT

In order to save energy and reduce production cost, this paper uses Icepak software to simulate the rectangular fin heat pipe heat exchanger. In the numerical simulation of this paper, the parameters such as fin spacing, fin thickness, fin length width ratio (fin height), inlet wind speed, whether to open a hole (hole size) are set. Each simulation only changes the velocity and one of the parameters at the same time. The influence of the aftertreatment function of Icepak on the surface heat transfer coefficient, heat transfer resistance and pressure drop of the heat pipe heat exchanger is analyzed.

The results of numerical simulation show that: ①with the increase of air velocity, the surface heat transfer coefficient of rectangular fin tube increases obviously and the heat transfer resistance decreases; ②with the increase of fin spacing, the surface heat transfer coefficient of rectangular fin tube decreases monotonously; ③with the increase of fin thickness, the heat transfer resistance increases first and then decreases, the surface heat transfer coefficient decreases first and then increases, and the fin thickness gets the optimal simulation at a certain value Results；④with the decrease of the aspect ratio of fins, the heat transfer coefficient decreases slightly, but when the width is fixed, the longer the fins, the monotonous increase of the heat transfer coefficient; ⑤The heat transfer coefficient of fin with openings is larger than that without opening; When the radius of the hole on the fin increases, the heat transfer coefficient of the total surface of the fin tube first increases and then decreases, and the optimal simulation result is obtained at a certain numerical value

Key words：Rectangular fins；Heat transfer coefficient；Numerical Simulation；Heat pipe exchanger

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

符号表 V

第一章 绪论 1

1.1 热管技术的改良及现状 1

1.2 矩形翅片椭圆管 1

1.2.1矩形翅片椭圆管流动与传热数值模拟 1

1.2.2矩形翅片椭圆管的流动特性和传热性能 2

1.3矩形翅片换热管强化改造及应用 2

1.3.1 矩形翅片换热管强化方法 3

1.3.2 矩形翅片换热管的改造及应用 3

1.4国内外研究情况 4

第二章 热管换热器模型建立 5

2.1 ANSYS Icepak软件简介 5

2.2翅片管部分模型 5

2.3翅片管模型几何尺寸 6

2.4边界条件假设 8

2.5网格划分 8

第三章 数据计算及分析 错误!未定义书签。

3.1对流传热问题的数学描述 10

3.2理论计算 10

3.3数值模拟后处理结果 13

3.3.1简化相关物性参数 13

3.3.2理论计算参数 13

3.4该模型的数值模拟结果与理论计算结果的对比 14

3.5模拟结果云图分析 15

3.6模拟数据分析 21

第四章 结论与反思 31

4.1模拟结论 31

4.2总结与反思 31

参考文献： 32

致谢 35

符号表

第一章 绪论

1.1 热管技术的改良及现状

热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地 ^[1]。目前热管广泛应用于各种换热设备。

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