空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究

1、空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究論文導(dǎo)讀：采用數(shù)值模擬的方法。數(shù)值模擬，空氣在高壁溫通道內(nèi)傳熱特性研究。關(guān)鍵詞：高壁溫，傳熱特性，數(shù)值模擬，等熱流0 前言電力機(jī)車在電制動(dòng)時(shí)將機(jī)車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，局部電能消耗在電阻制?dòng)帶上而變?yōu)闊崮堋Ｈ绻娮柚苿?dòng)帶上的熱量不能有效散失，電阻制動(dòng)帶就容易斷裂或搭接在一起，對(duì)行車平安造成嚴(yán)重威脅。為解決這一問(wèn)題，必須改良電阻制動(dòng)帶結(jié)構(gòu)，使其在空氣流經(jīng)其外表時(shí)能帶走更多熱量，從而降低電阻制動(dòng)帶外表溫度，使制動(dòng)帶的作用得以充分發(fā)揮，因此了解電阻制動(dòng)帶通道內(nèi)的流動(dòng)與換熱情況就十分必要。本文作者已經(jīng)對(duì)空氣在低Re數(shù)、常物性情況下韶山七型電阻制動(dòng)帶通道內(nèi)的流動(dòng)與換熱特性作過(guò)研

2、究。由于電阻制動(dòng)帶上通過(guò)的電流較大，而電阻制動(dòng)帶的電阻很小，故機(jī)車在電制動(dòng)時(shí)，電阻制動(dòng)帶壁面上的溫度會(huì)很高式中為通用變量，可以代表1, u, v, w, T等求解變量；為廣義擴(kuò)散系數(shù)； ，分別代表由于壓力及速度而引起的源項(xiàng)。進(jìn)、出口為周期性邊界條件：式式中為截面上空氣平均溫度，為截面上壁面平均溫度，其定義式為：其中在本文中代表截面上壁面的面積。壁面BC，DE，F(xiàn)G，HI, JK, MA邊界條件：, , .式中為壁面上熱流密度。上、下面式中 表示法線方向。壓力進(jìn)出口邊界條件：圖1(d)和圖1式中:, ,為適體坐標(biāo)軸方向符號(hào)，為計(jì)算平面與物理平面的轉(zhuǎn)換因子，逆變速度U，V，W及Jacobi因子可表

3、示為：,式中，亦為計(jì)算平面與物理平面的轉(zhuǎn)換因子?？萍颊撐模瑪?shù)值模擬。Re, f, Nu以電阻制動(dòng)帶間距S為定型尺寸，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：， ,2 離散方法及數(shù)值方法將適體坐標(biāo)系中的控制方程，在控制容積上積分，導(dǎo)出計(jì)算平面上的三維通用微分方程的離散形式為：(11)式中系數(shù)、均采用乘方格式。科技論文，數(shù)值模擬。根據(jù)導(dǎo)出的計(jì)算平面上通用控制方程的離散表達(dá)式，計(jì)算中采用了推廣后的可壓縮流體同位網(wǎng)格上的SIMPLE算法，并采用Rhie-Chow的方法計(jì)算界面上逆變速度。本文以開(kāi)縫長(zhǎng)度L等于6mm,攻擊角等于30度，Re=1000時(shí)的情形為例，對(duì)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了網(wǎng)格考核，結(jié)果如表1所示。從表上的結(jié)果可以看

4、出，加密或稀疏網(wǎng)格對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果影響很小，因此所得的數(shù)值解是網(wǎng)格獨(dú)立的解.本文計(jì)算時(shí)采用的網(wǎng)格數(shù)為1203454。表1 網(wǎng)格考核結(jié)果 grid number Nu f 1002827 13.0185 0.331 1002854 12.6897 0.328 1203454 12.7372 0.336 3 結(jié)果及分析3.1 開(kāi)縫長(zhǎng)度L對(duì)Nu數(shù)、阻力系數(shù)的影響圖3顯示在相同攻擊角、不同開(kāi)縫長(zhǎng)度的情況下，Nu數(shù)隨Re的增加而增加，阻力系數(shù)隨Re的增加而減小。攻擊角相同的情況下，增大開(kāi)縫長(zhǎng)度，Nu數(shù)增加，阻力系數(shù)在攻擊角等于250時(shí)隨著開(kāi)縫長(zhǎng)度的增加而減小，其他兩種情況下開(kāi)縫長(zhǎng)度等于5mm時(shí)阻力系數(shù)最小

5、。圖3 相同攻擊角、不同開(kāi)縫長(zhǎng)度的情況下，Nu數(shù)和阻力系數(shù)f隨Re的變化規(guī)律3.2攻擊角對(duì)Nu數(shù)、阻力系數(shù)的影響從圖4中可以看出，在開(kāi)縫長(zhǎng)度相同、攻擊角不同的情況下，Nu數(shù)隨Re的增加而增加，阻力系數(shù)隨Re的增加而減小。開(kāi)縫長(zhǎng)度相同的情況下，增大攻擊角，Nu數(shù)有明顯的增加，但阻力系數(shù)的變化略有不同，開(kāi)縫長(zhǎng)度L=4mm時(shí)，攻擊角為300時(shí)阻力系數(shù)較其他兩種情況小，開(kāi)縫長(zhǎng)度L=5mm時(shí)，攻擊角為350時(shí)阻力系數(shù)較其他兩種情況小，開(kāi)縫長(zhǎng)度L=6mm時(shí)，阻力系數(shù)隨著攻擊角的增加有明顯的增加?？萍颊撐模瑪?shù)值模擬。4 結(jié)論本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究了高壁溫變密度情況下電阻制動(dòng)帶內(nèi)周期性充分開(kāi)展的層流流動(dòng)，說(shuō)明了不同Re、不同攻擊角、不同開(kāi)縫長(zhǎng)度對(duì)Nu數(shù)和阻力系數(shù)f的影響?？萍颊撐模瑪?shù)值模擬。得出的結(jié)論為：開(kāi)縫長(zhǎng)度L=5mm，攻擊角=300是最優(yōu)參數(shù)，可獲得