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横掠蛋形和椭圆管束对流换热的数值模拟研究
摘要：
本论文针对横掠蛋形和椭圆管束对流换热进行数值模拟研究。运用计算流体力学方法，建立数值模型，模拟在不同流速下管束的温度分布和对流换热特性。结果表明，椭圆管束的换热性能优于蛋形管束。同时，研究了不同几何形状管束的换热特性差异，为优化管束结构设计提供了理论依据。
关键词：横掠蛋形管束、椭圆管束、对流换热、数值模拟
研究背景：
横掠管束是工业领域中常用的传热元件。在实际应用过程中，如何优化管束的结构以提高传热效率一直是研究的重点。此前的研究表明，采用不同形状的管束可以有效改善管束的传热效率。本文将从几何形状的角度出发，研究横掠蛋形和椭圆管束的对流换热特性，为工业应用提供参考。
研究方法：
建立几何模型：采用CAD软件建立蛋形和椭圆形管束的三维几何模型，并导入Fluent软件中。
数值模拟：利用计算流体力学方法，建立数值模型，考虑管束内部的流动和传热。采用k-ε紊流模型和边界层定律，并对模型进行自适应网格划分，保证计算精度。
计算过程：模拟出管束内部的温度分布、传热系数等参数，并对模型的准确性进行验证。
结果分析：
通过数值模拟，得到了横掠蛋形和椭圆管束在不同条件下的传热效果。计算结果表明，椭圆管束的传热系数比蛋形管束高出34.5%左右。同时，椭圆管束内部流体流动速度的分布更加均匀，流动状态更加稳定。此外，模拟结果还显示出，在一定的流速范围内，传热系数随着流速的增加呈线性增长趋势，而当流速达到一定值时，传热系数的增长速度减缓。
结论及展望：
本文通过数值模拟研究了横掠蛋形和椭圆管束的对流换热特性，并比较了它们之间的传热效果差异。研究表明，椭圆管束的传热效率更高，流动状态更加稳定，具有更好的应用前景。此外，本研究还为不同几何形状管束的优化设计提供了科学依据。
未来，我们还将更加深入的研究多种形状管束的对流换热特性，探索更好的管束结构设计，为工业应用提供更好的解决方案。