人字形板式换热器流动特性对传热影响的大涡模拟研究的任务书.docx

人字形板式换热器流动特性对传热影响的大涡模拟研究的任务书
任务书
一、研究背景
人字形板式换热器是一种广泛应用于各个行业的重要换热设备，其设计通常采用大量的模拟与试验来进行。然而，随着计算机数值模拟技术的飞速发展，使用数值模拟研究人字形板式换热器的流动与传热特性已经成为了热力学领域的研究热点之一。目前，已经有很多学者通过数值模拟方法来探讨人字形板式换热器的传热特性，但是由于模型选择及计算参数的不同，得出的结果也具有一定的差异性。为了更深入地理解人字形板式换热器流动特性对传热影响的机理，采用大涡模拟方法来进行相关研究得到了广泛的认可。基于大涡模拟能够更好地模拟湍流，更具有一个更加逼真的流动场特征，因此，在人字形板式换热器的研究中具有非常重要的意义。本文拟采用大涡模拟方法，对人字形板式换热器的流动特性对传热影响进行深入研究。
二、研究目的和内容
本研究通过大涡模拟的方法，探讨人字形板式换热器中不同模型下的流动特性，研究流动特性对传热的影响，最终达到优化换热器设计的目的。研究内容包括以下几个方面：
1.确定人字形板式换热器基本结构以及计算模型
本研究将采用ANSYSFluent数值模拟软件，通过建立人字形板式换热器流道模型，选定合适的工况参数，开展一系列大涡模拟实验。在确定模拟实验模型时，应考虑已有文献的研究成果及实际生产中的应用需求。
2.大涡模拟对流动特性的模拟研究
本研究将采用大涡模拟方法，研究人字形板式换热器的流动特性，并对不同模型下的换热器进行对比分析。通过对研究结果的分析得出流动特性对传热影响的结果，进一步优化换热器设计。
3.优化人字形板式换热器的设计及应用
研究结果将提供应用于人字形板式换热器设计及生产制造中的技术支持，改进现有换热器结构，提高其换热效率，并在实际生产与工程中应用，达到实用化目的。
三、研究方法
1.大涡模拟技术
大涡模拟是一种重要的流体力学模拟方法，它是对湍流进行直接数值模拟（DNS）的改进。相比传统的RANS模拟方法，大涡模拟能够更好地模拟湍流流动的特性，提高模拟精度。
2.数值模拟软件
本研究采用ANSYSFluent数值模拟软件，该软件在流体力学领域已经广泛应用于不同研究项目中，并取得了一定的成果。该软件具有较高的模拟精度和模拟速度，能够有效地支持大涡模拟实验的开展。
3.研究方法流程
本研究将按照以下步骤开展：
（1）确定研究范围和目标，确定基本模型及计算参数。
（2）建立数值计算模型，采用大涡模拟技术，开展数值计算实验。
（3）对实验结果进行分析，得出流动特性对传热影响的结果，提出优化措施。
（4）结合实际应用需求，进行换热器的设计与优化。
四、预期成果
本研究预期获得以下成果：
1.探究人字形板式换热器中不同模型下的流动特性，分析流动特性对传热的影响。
2.分析换热器设计中的优化方法，提出具有实现可行性的优化措施。
3.提出人字形板式换热器的设计和制造建议，并在实际生产中进行应用验证。
五、研究计划
本研究计划于2022年开始，共计时2年。具体时间安排如下：
1.第一年
（1）前期文献调研及数据收集。
（2）建立人字形板式换热器数值计算模型，开展大涡模拟实验。
（3）对实验数据进行初步分析。
2.第二年
（4）围绕实验结果进行进一步探究，分析流动特性对传热影响机理，提出具有实用价值的优化建议。
（5）验证实验结果的可行性与适用性，并进行调整优化。
（6）准备相关材料，撰写成果报告。
六、研究预算
本研究涉及的预算主要用于软件购买，实验室设备及人员实验开支等内容，预算总额为20万元。其中软件购买费用为8万元，设备与实验材料费用为8万元，人员实验开支费用为4万元。
七、参考文献
[1]陈宇.基于CFD的热管换热器传热与流动特性分析,华东理工大学,2017.
[2]刘卫东.不同板间距离下人字形板式换热器换热特性研究[J].核动力工程,2015(02):166-168.
[3]李红中.基于大涡模拟的人字形板式换热器流动场特性研究[D].天津:天津大学,2019.