曹 颖 杜 辉 江 标 朱江程

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

换热器是应用广泛的换热设备，强化换热器的换热一直是国内外学者的研究热点。研究表明改变换热管的结构对增强换热的效果很明显，国内外学者研究了很多不同结构换热管的换热特性。Shohel Mahmud等[1]采用有限容积法进行数值模拟，得出理想条件下正弦波纹管内压降、速度及传热特性的分布规律。刘伟等[2]证实在圆管内插入金属材料的多孔介质可以强化管内传热。但是对管内插入多孔介质的局部结构对传热、流动热性的研究报道较少。过增元院士[3,4]从速度场和温度场相互配合的角度分析提出了对流换热的场协同原理，场协同原理能够很清晰地显示换热管内部每一点的换热效果。为强化换热管的换热提供了理论指导。因而本文运用FLUENT软件，采用模平均角[5]的计算公式来计算场协同角，以此作为多孔介质换热管的强化传热场协同性的评价标准，分析在圆管内分段插入多孔介质、分层插入多孔介质和插入环状多孔介质的局部换热机理，研究结构对流动及换热性能的影响。

1 计算模型和数值条件

1.1 控制方程

多孔介质换热管管内传热与流动过程受物理守恒定律的支配，即必须要遵循质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。计算流体动力学的控制方程是对这些守恒定律的数学描述，控制方程[6]的通用形式为：

1.2 数值计算模型及边界条件

本文选取的多孔介质换热管管模型如图1所示，具体结构参数如表1所示。……