基于CFD的弯管流动与换热影响因素研究

弯管供热广泛存在于实际生活与工程应用中,基于不同影响因素分析弯管流动与换热规律,构建弯管流动与换热的准则关联式.基于计算流体动力学CFD原理,在验证模拟可靠性的前提下,对不同雷诺数Re、相对弯曲半径r、折角θ下的三维DN192弯管进行数值计算,揭示其内部流场的分布情况.结果表明:压降Δp、努塞尔数Nu随着雷诺数、折角的增大而增大,随着相对弯曲半径的增大而减小;阻力系数f随着雷诺数、相对弯曲半径的增大而减小,随着折角的增大而增大;流动与换热准则关联式的拟合值与模拟值吻合度很高;弯管的综合换热性能η随雷诺数的增大呈先增大后减小的规律,当Re为 2000时,弯管综合换热性能最好,在Re=2000,r=0.5,θ=π/6时,η最大为1.79.在弯管供热设计中,尽量采用相对弯曲半径较小,来流雷诺数控制在 2000左右的弯管,以获得最佳的综合换热性能.研究结果可为弯管供热设计与优化提供相关参考.