技术分享一种高效的CFD方法在换热器

配景形貌

换热器是产业罕用的热交流设置,传热祈望是换热器打算中最紧急的步骤之一。普遍状况下，换热器的传热打算紧要根据从实验归纳出来的阅历联系式。由于实验工况有限,是以各类联系式都有必然的合用界限,不少特别的工况偶尔找不到符合的联系式来施行祈望。其余,采纳联系式施行祈望只可赢得均匀值,无奈赢得各项参数在光阴和空间上的散布。跟着祈望机手艺的进展，CFD数值摹拟成为了换热器打算的一种紧急方法，但跟着繁多CFD软件的浮现，关于结洽商流道特别繁杂的换热器而言，要想确切、迅速地施行换热器的流场、温度场的祈望，抉择哪一种高效、确切的CFD剖析法子就显得较量紧急。

CFD剖析手艺难点

换热器机关繁杂，流道繁多，譬如管壳式、管翅式换热器，机关都反常繁杂，幸免会致使洪量的网格，花费洪量的祈望资本，即祈望难点包罗以下两方面：

网格题目：以管翅式换热器为例，其包罗洪量的翅片和铜管，要确切摹拟管翅式换热器的流场，在不简化机关的前提下，须要数目庞大的网格，网格数目普遍会抵达万万级别以至更高。关于保守的CFD软件而言，网格数也许会更多，最后致使祈望无奈施行，于是更多的是采纳二维的摹拟方法。关于三维CFD仿真，则请求所采纳的CFD软件具备高效的网格生成手艺和较好的个别自适应加密功用。

求解光阴：换热器自身模子繁杂，网格数纵使经历掌握也将达万万级，这就请求所采纳的CFD软件具备迅速、褂讪的求解器，才具确切有用地对调热器流场施行展望和评价。

换热器CFD剖析管理计划

采纳面向工程开采的CFD软件Simerics也许管理上述换热器仿真题目，其具备的上风以下：

Simerics基于二叉树法子的笛卡尔网格手艺特别有用于模子繁杂的换热器，Simerics行使最小网格标准掌握，也许自适应加密繁杂机关的网格，而关于容易机关部份则遵循普遍的网格尺寸区分，云云既加密了繁杂流道的网格，详悉地表白了原始若干，同时又保证了其余部位的网格数目，掌握了总网格数；

Smerics内置的求解器是在通用CFD求解器基本上经历优化而成，Simerics将最新的数值手艺与其私有的算法相连接，合作Simerics特别的网格上风，树立了一个比保守CFD软件更迅速、更稳当的求解器，因此求解速率更快、更褂讪。

案例先容

管壳式换热器仿真剖析案例

以下为某管壳式换热器剖析案例，若干机关及网格区分以下所示，网格由Simerics主动网格生成对象生成，网格数目万。

管壳式换热器：管程、壳程若干机关

管壳式换热器内部网格截图

管程压力散布

壳程温度散布

换热器内部截面温度散布

管翘式换热器仿真剖析案例

管翘式换热器包罗洪量翅片和铜管，若干机关特别繁杂。Simerics也许便利的生成繁杂机关的网格，也许直接摹拟翅片，本案例中管翅式换热器网格数目6万。

管翅式换热器温度场散布

管翅式换热器流线动画

油汀换热器仿真剖析案例

油汀换热器紧要由密封式电热元件、金属加热管、铁散热片、控温元件、电源开关、差遣灯等构成。这类取暖器是将电热管装配在散热片的腔体内部，在腔体内电热管范围注有导热油，导热油被加热后，回升到腔体上部，沿散热管或散热片施行对流轮回，并将表面热量辐射出去，加热空间处境。

下图为某油汀换热器的若干模子，该实例模子只拔取了2个散热片。油汀由其内部的加热装配加热，尔后经历散热片散热进而使室内温度抬高。

油汀若干机关及加热装配

采纳Simerics网格生成器对该油汀模子施行网格区分，网格总额约为万。

油汀内部网格截图

油的密度、粘度、比热以及导热系数都是随温度改变的，在祈望中都设定为温度的函数。

加热装配相近竖直剖面温度散布云图

加热装配相近程度剖面温度散布云图

油汀竖直剖面温度散布云图

小结

Simerics的上风管理计划也许管理各式机关繁杂的换热器的仿真剖析，基本不必对调热器机关施行简化，升高了仿果真难度，提升了剖析效率，并具备高精度的祈望了局；

可运用于不同机关的换热器，不论是机关相对容易的管壳式换热器，依旧机关繁杂的管翅式换热器、板式换热器等，均能较好适应；

祈望效率高，后处置数据讨取便利且数据完整。可在短短几天光阴内赢得换热器的开始本能了局，并主动输出压力、速率、温度及其反响弧线等数据，为打算及优化供应参考。

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