徐建民，胡小霞，彭 坤，余海燕，黄 伟

(武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205)

0 引 言

大量研究发现，直通道中脉冲流动强化换热传质作用很小，但对于通道中有周期性几何结构时，情形不同[7].流体的扰动和掺混是强化传热、传质的一个主要因素，利用脉动流动技术能够显著的增强流体扰动和相互掺混，从而达到强化传热的目的[8-10].

本文拟应用Fluent 6.3软件对等壁温条件下，内插自振弹簧换热管中分别通入稳态流和脉冲流时，管内的速度场和温度场.进而分析不同参数的脉动流对内插自振弹簧强化换热的影响.

1 计算模型及边界条件

在数值模拟计算中，由于内插自振弹簧换热管管内的流体流动有轴向流、径向流和周向流，又因弹簧自身的结构特点，所以对内插自振弹簧进行三维建模.取弹簧长l′=300 mm，节距p=6 mm，弹簧圈圈直径d=15 mm，弹簧丝直径e=1.0 mm，换热管长l=500 mm，换热管内径D=22 mm，如图1所示.为了便于计算和建模，管壁厚度为零，温度恒定为293 K，弹簧壁面温度恒定为293 K，流体工作介质为水，温度为333 K.

图1 换热管内插自振弹簧示意图Fig.1 Schematic diagram of self-vibration springheat exchange tubes within the interpolation

该模型的网格划分如图2所示.计算时选用离散格式，压力与速度的耦合计算采用SIMPLEC方法，压力计算采用STANDARD，忽略重力的作用，对流项采用二阶迎风格式[11].流体入口定义为速度输入，并通过UDF输入正弦脉冲流动如式(1)，出口定义为压力出口.

v=v0+v0Asin 2πft

(1)

式(1)中：v为脉冲流瞬态入口速度(m/s)，v0为稳态流速度(m/s)，A为脉冲流振幅，f为脉冲流频率.显然，当A=0时，演变为稳态流.计算时，取v0=0.05 m/s，f分别取2, 4, 6, 8, 10(Hz),A分别取……