螺旋半圆管夹套内充分发展层流流动与换热特性

根据螺旋半圆管夹套的结构特点，提出了简化的物理模型；采用数值方法求解了恒定热负荷条件下夹套内流体充分发展的层流流场和温度场，并与激光多普勒测速仪测得的速度场和已有的传热实验结果进行了对比。研究了夹套的结构和换热流体Prandtl数Pr对夹套内流体流动及换热特性的影响。结果表明：层流状态下，夹套管的横截面上存在两涡结构的二次流；随着曲率k的增大，二次流函数值增大，二次涡的强度增强，流动阻力增加。二次流对夹套内的换热起强化作用，k值越大，换热流体的Pr越小，二次流的相对强化换热作用越明显。增大k或Pr可以强化夹套内的换热，但强化效果不同；夹套内换热面的中心部位是需要强化换热的重点部位。