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一种类螺纹孔结构的旋转射流换热特性数值模拟
【作者】 徐亮 兰进 高建民 李云龙
【关键词】 旋转冲击射流 冲击冷却 换热均匀性 螺纹孔
【摘要】为了提高传统圆孔射流换热的均匀性,提出了一种新型的射流孔结构,即在普通圆孔周围设置螺旋槽,类似于内螺纹,并基于已有文献中的一种置入螺旋杆喷嘴的旋转射流实验数据,发展了一种采用RNG k-ε湍流模型的旋转射流传热数值计算方法.采用该方法,研究了雷诺数(4 000～12 000)、冲击距离(1～8倍当量直径)、螺旋角(0°～75°)等参数对所设计的螺纹孔旋转射流传热的影响.数值结果表明:提高雷诺数可以有效提高换热效率,并且能获得良好的换热均匀性;随着冲击距离的增大,旋转射流的局部努塞尔数先增大后减小,双峰值特性逐渐消失并转变为单峰值特性,在4倍当量直径的冲击距离时,换热系数达到最大值;随着螺旋角增大,中心点的局部努塞尔数也随之增大,同时换热均匀性会变差.研究还发现,不同冲击距离下换热性能最佳时对应的螺旋角也不同.
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