FLUENT针肋圆管温度场模拟(3)
直肋在对流环境中的温度分布及传热量的研究， 是为分析复杂肋片的散热问题提供理论基础。
王建强、冯廷龙等[20]
对矩形直肋建立二文数学模型，并通过 Matlab 数值求解，对不同情况下矩形直肋的传热进行了分析。现在随着计算机水平地提高，对换热器肋片传热性能的研究手
段比较多元化。吴开峰、曹汉卿[7]
分析了肋片长度和高度比对肋片传热性能的影响，通过
COMSOLMulfiphysics 软件得到了三角形肋片的温度分布。 文远高、 杨恒等[21]
通过 Visual C++
编程分析不同工况下环肋换热器的换热量及热阻因子的变化。相关学者[8、9]
对肋片管换热器管
外流动及传热进行了研究，建立数学模型，使用 Fluent 软件模拟了不同工况下肋片温度及速
度分布图。对于采用针肋加强传热的情况，学者也通过软件及实验进行了研究。李晨、舒水
明等[10]
利用 Fluent 软件对采用针肋阵列结构平板型蒸发器的上端盖进行了传热数值模拟，得
到了不同工况下的温度分布图，得出针肋结构显著增强了蒸发器的传热能力。针肋管现在广
泛应用于余热回收装置中，姚寿广等对针肋管换热元件在纵向冲刷条件下进行的传热及阻力
特性试验研究[11，17]
，得到了针肋管在纵掠情况下的阻力及传热特性准则关系式。
随着微电子设备的高速发展，设备功率增加热负荷变大，传统冷却方法已经不能满足要
求，对设备中冷却技术提出了更高的挑战。微加工技术的提高，使得各种微型冷却手段出现，
其中微通道热沉属于一种。为此，国内外学者对微针肋热沉的流动与传热特性进行了各种研
究，夏国栋、罗光亮等[12]
以去离子水为工质，对横掠圆形微针肋热沉流动与传热特性进行了
实验研究，发现摩擦阻力系数与端壁效应、高径比和布置方式有关。微针肋列阵已经成为一
种强化传热结构，夏国栋、孔凡金等[13]
同样以去离子水为工质，通过实验研究流体横掠微针
肋阵列热沉的阻力特性，发现宏观尺度上的关联式的预测结果与实验结果相差较大。在国外，
微针肋也是学者研究的重要方向，Sidy Ndao 等[14]
以R134a 为工质，通过实验研究微针肋结构
对射流冲击单相传热特性的影响，实验结果表明较其他形状的微针肋，圆形和方形的微针肋
的传热系数比较高。微针肋由于其结构的特殊性，对其主要是通过实验进行研究，将是现在
及未来研究的重点。
1.3 课题研究工作
1.3.1 研究对象
换热器圆管表面采用针肋结构，当流体流过时，会增强流体的扰动、增强流体与固体表
面的的传热。针肋结构在余热回热装置中广泛应用，为了模拟这一工况，设定流体的温度比
固体的温度高，利用 Fluent 软件模拟流体与带有针肋结构的固体表面的传热情况。
1.3.2 研究内容
（1）了解针肋结构对流体与固体换热的作用，掌握基本的流动控制方程。
（2） 研究不同工况下针肋传热情况，通过比较温度分布云图，得到周向针肋数、工质流速
等因素影响针肋传热的规律。（3） 了解Fluent 流体计算软件的基本操作过程，恰当地运用软件进行相应的研究。
1.3.3 流体计算数值方法
任何流体的流动规律都遵循质量守恒、动量守恒和能量守恒这三大定律，流体流动的控
制方程组可以描述这些基本定律。当前研究流体运动规律常用的方法有实验研究、理论分析
和数值模拟这三种，研究者可以根据实际情况选择合适的研究方法。采用数值计算方法，通
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