Diese Studie konzentriert sich auf die Wirbel- und Wärmeübertragungsmerkmale innerhalb von Kanälen, die durch spirale zähnenförmige Schlauchbündel gebildet werden.mit dem Ziel aufzudecken, wie verschiedene Strukturparameter synergistisch den Durchflusswiderstand beeinflussenDas Ziel ist es, eine theoretische Grundlage für die Entwicklung von hocheffizienten, geringwiderstandsfähigen und langlebigen Wärmeaustauschgeräten zu schaffen.Helical gezackte Flossen sind weit verbreitet in Luftgekühlten Wärmetauscher, Schornsteine und industrielle Abwärmerückgewinnungssysteme aufgrund ihres hohen Flossenverhältnisses, ihrer leichten Struktur und ihrer Vibrationsunterdrückung.

Vorherige Studien konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf makroskopische Wärmeübertragungs- und Druckverlustdaten.fehlt ein systematisches Verständnis der Beziehung zwischen der Entwicklung des internen Wirbels und der lokalen Verteilung der WärmebelastungDies macht es schwierig, bei der Konstruktion eine Balance zwischen hoher Wärmeübertragungsleistung und struktureller Sicherheit herzustellen.

Um dies anzugehen, wird in der vorliegenden Studie ein dreidimensionales periodisches Kanalmodell konstruiert, wobei die Querschnittsschwelle, die Längschwelle und der Flossenabstand als Schlüsselfaktoren ausgewählt werden.für den allgemein verwendeten Reynolds-Zahlenbereich von 10,000 bis 50,000Das durch Experimente validierte SST-Turbulenzmodell k-ω wird auf einem 1,2 Mio. strukturierten Gitter eingesetzt, um Simulationen von unbeständigen großen Wirbeln durchzuführen und gleichzeitig die sofortige Geschwindigkeit zu erfassen.Wirbelgefühl, und Temperaturfelder.

Typische Strukturen wie Kármán-Wirbelstraßen und Hufeisenwirbel werden anhand des Q-Kriteriums identifiziert, und die bereichsdurchschnittliche Zeitintegration wird verwendet, um die Nusseltzahl, die Eulerzahl,und Strouhal-Nummer, die "unsichtbare" Wirbel in quantifizierbare und vergleichbare Leistungsindikatoren verwandeln.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Verringerung des Querrohrs die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und die Wirbelfrequenz deutlich erhöht.Verbesserung der Wärmeübertragung um mehr als 30%, aber Verdoppelung des DurchflusswiderstandsDurch die Erhöhung der Längsspitze des Röhrchens können sich die Wirbel vollständig entwickeln und wieder verbinden, wodurch die Wärmeübertragung um fast 50% erhöht wird, wobei der Widerstand nur begrenzt erhöht wird.erhöht die Wirbelintensität, und verringert dennoch den Druckabfall und zeigt einen günstigen Trend von "je spärlicher, desto weniger Widerstand, desto spärlicher, desto besser die Wärmeübertragung".

Ein weiterer Vergleich zwischen lokalen Wirbelstrukturen und Oberflächenwärmefluss zeigt, dass Wirbelvergießungsregionen einheitliche Temperaturgradienten und hohe lokale Nusseltzahlen aufweisen.In den Regionen ohne Wirbel gibt es hochtemperaturschwere "Hotspots".," die thermische Belastungskonzentration und frühzeitige Müdigkeit der Flossen hervorrufen können.

Diese Feststellung erklärt direkt die Ursache der lokalen Risse und Verformungen in Feldrohrbündeln und stellt ein Kriterium für eine spätere Sicherheitsbewertung dar.Basierend auf 216 Satzen orthogonaler Simulationsdaten, schlägt die Studie dimensionallose Korrelationen für Nu, Eu und St in Bezug auf Re und die drei geometrischen Parameter mit Abweichungen innerhalb von 10% vor.die für eine schnelle Leistungsvorhersage direkt in eine technische Auswahlsoftware eingebettet werden kannDie spezifischen Formulare sind wie folgt:

Die Ergebnisse füllen nicht nur die Lücke im "Wirbel-Wärme"-Kopplungsmechanismus von spirale gezackten Flossen, sondern bieten auch einen mehrzweckbezogenen Optimierungspfad der "Verstärkung der Wärmeübertragung,Verringerung des Widerstands, und die Sicherheit sicherstellen" für Anwendungen wie luftgekühlte Inseln in thermischen Kraftwerken, petrochemische Luftkühler und Traktionstransformatorenkühlung in Hochgeschwindigkeitszügen.

Die Konstrukteure können den Querwinkel für eine hohe Wärmeübertragung fein einstellen, den Längswinkel verwenden, um Widerstandsspitzen zu unterdrücken, und abwechselnd den Flossenraum anordnen, um lokale Überhitzung zu vermeiden.Erreichung von Mindestkosten für den LebenszyklusAuf der Grundlage der doppelten Kohlenstoffemissionen bietet diese Forschung ein erhebliches Potenzial zur Verringerung des Energieverbrauchs der Kühlsysteme und zur Verbesserung der Effizienz der industriellen Abwärmerückgewinnung.

In Zukunft kann es auf verschiedene Zahnprofile, variable Schnittflossen und gemischte Arbeitsflüssigkeiten erweitert werden.kontinuierliche Förderung der Entwicklung hocheffizienter thermischer Managementtechnologien.