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风洞热交换器设计研究

专 业: 流体力学
关键词: 连续式风洞 热交换器 压力损失 传热系数 流场品质
分类号: O35
形 态: 共 77 页 约 50,435 个字 约 2.413 M内容
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内容摘要


在连续式跨超声速风洞中,需要高功率的压缩机提供能量以维持风洞稳定运行,这部分能量将全部转换成热量,使得洞体内部气流温度升高。

由于巨大的能量输入,风洞内气流温度很快上升,因此压缩机下游的气流必须经过冷却处理以带走产生的热量。

现代跨超声速风洞大多采用在风洞回路中安置水冷式热交换器的方式来冷却气流。

作为跨超声速风洞中的一个关键部件,热交换器的传热设计和结构设计对风洞的整体性能有着非常大的影响,因此需要对其进行详细的研究,以保证设计结果可以获得符合设计指标的动力学性能和热力学性能,目标即尽可能的提高热交换器的换热功率,同时尽量减小气流一侧的压力损失,并改善热交换器出口气流的温度均匀性。

本文针对椭圆翅片管式热交换器展开了研究工作,希望找到一种高换热效率、低压力损失、能够较好控制流场均匀性的设计方案,为连续式风洞设计出一套性能优越的热交换器。

这些工作主要包括对流动、传热的工程计算和数值模拟,分析了影响热交换器的主要因素,对其进行了比较计算,从而确定出热交换器优化设计的方案。

在工程计算中,根据风洞热交换器的工况和特点,初步给出热交换器的结构尺寸,从文献中选取了一种通用性较强的试验关联式,利用该组公式对一..……

全文目录


摘要
第一章 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 热交换器技术进展及应用
1.3 热交换器分类选型
1.4 本文工作
第二章 热交换器设计方法
2.1 概述
2.2 影响热交换器性能的因素
2.3 基本原理及设计流程
2.3.1 传热系数
2.3.2 翅片效率
2.3.3 温差修正系数
2.3.4 设计流程
2.4 本章结论
第三章 FLUENT 数值模拟方法
3.1 概述
3.2 数值方法
3.2.1 求解器
3.2.2 湍流模型
3.2.3 周期性流动和热传导
3.2.4 材料热物性
3.3 数值模拟方法验证
3.4 本章结论
第四章 0.6M 跨超声速风洞热交换器工程计算
4.1 概述
4.2 热交换器传热及压损计算
4.3 热交换器出口温度场分析
4.3.1 单排换热管温度分布
4.3.2 多排换热管温度分布
4.4 本章结论
第五章 0.6M 跨超声速风洞热交换器数值模拟
5.1 概述
5.2 模型、网格及模拟条件
5.3 数值模拟结果及讨论
5.3.1 不同马赫数下数值模拟结果
5.3.2 基管型式对热交换器性能的影响
5.3.3 管排方式对热交换器性能的影响
5.3.4 翅片参数对热交换器性能的影响
5.3.5 入口风速对热交换器性能的影响
5.3.6 管材选取对热交换器性能的影响
5.4 出口温度场及速度场分析
5.4.1 出口温度场
5.4.2 出口速度场
5.5 本章结论
第六章 0.6M 跨超声速风洞热交换器设计
6.1 概述
6.2 最终设计结果
6.3 出口温度场及速度场分析
6.4 本章结论
第七章 结束语
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中图分类: > O35 > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学

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