1.1课题背景 随着计算机硬件 、计算流体力学和计算传热学的不断发展, 数值模拟已经成为传热学研究的一种重要方法 [ 1] 。

在强化传热管研究方面, 数值模拟也被广泛应用 。

在数值模拟过程中国外已开发出 PHOE、NICS 、FLOW3D、ANSYS 、FLUENT 等大型通用CFD 软件 。

这些软件之间可以方便地进行数值交换 ,并采用统一的前、后处理工具, 能够很好地解决一维 、二维 、三维及层流或湍流 、单相或多相、稳态或瞬态的传热和流体流动问题, 对每一种物理问题的流动特点, 都有适合它的数值解法, 用户可对显式或隐式差分格式进行选择, 以其在计算速度 、稳定性和精度等方面达到最佳 [ 2] 。

但在研究过程中 , 普遍的做法是取换热管的一部分, 将其设置为等壁温或等热流边界条件, 然后按流动与传热均已充分发展的情况来进行模拟[ 3-6 ]。

这样处理将无法考虑进口段对换热的影响 ,而且不能获得强化换热管对管外流体流动和换热的影响。

对整个单管套管换热器进行模拟, 则可以获得强化换热管的整体换热性能 ,与实际的实验工况更为接近。

为了获得换热器中强化换热管对换热性能的综合影响 ,本文采用 FLUENT 软件对单管套管换热器进行了三维数值模拟 , 分别模拟了单管套管换热器在流体场情况下的换热性能 。

通过对两种换热器对流换热的比较 ,显示了单管套管换热器具有良好的强化传热性能, 为其在工业中的应用提供了依据。

1.2单管套管换热器的结构和特点 管式换热器的一种。