刘 轲，徐建民，林 纬，汪 威，郑小涛，喻九阳

武汉工程大学湖北省绿色化工装备工程技术研究中心，湖北 武汉 430205

随着新能源、半导体等行业的发展，人们对车载换热设备的散热性能提出了更高的要求，层流换热技术越来越受到人们的关注。层流换热过程中其质点在垂直于换热面方向没有运动，传热效率不高，因此需要对层流传热进行改善，以提高传热效率［1］。近年来，有研究者提出应用微小气泡来强化层流换热［2］，通过实验证明注入气泡可以提高套管式换热器的换热性能，且竖直放置比水平放置的强化换热效果更好［3］，同时对立式螺旋管套管式换热器进行注气实验，发现根据空气注入条件和壳程流量的不同，传热单元数可增加1.5～4.2 倍［4］，较均匀的气孔分布可以更好地提高换热器的性能［5］。这是因为气泡可以作为一种柔性紊流器提高换热器的传热速率和湍流度，扰乱热边界层并增加流体雷诺数［6］，气泡的混合作用与热边界层的相互作用增加了壳程流动的速度［7］。同时伴随着计算机技术的快速发展，计算流体力学在研究流体流动传热方面的作用日益显著。许多学者使用数值模拟研究不同流动状态下流体的流动与换热特性［8-12］，实验过程中难以观察的气泡流动分离特性也可以使用计算流体力学（computer fluid dynamics，CFD）技术进行观察分析［13-15］。本文使用CFD 技术对立式套管式换热器的注气强化换热的传热性能进行研究，建立立式套管式换热器的几何模型，分析比较不同流动状态下气泡流速对换热器壳程流场、温度场和压降的变化。……