鱼鳞仿生结构微通道的流动与传热特性研究

摘要：

从自然界鱼鳞和鲨鱼皮盾鳞结构中得到灵感,设计了一种新型鱼鳞仿生结构微通道以提高综合传热性能.采用数值模拟方法,对比研究了在层流时鱼鳞结构、个数及排布方式对仿生结构微通道流动与传热的影响.将鱼鳞结构布置于微通道底部换热面,分为普通鱼鳞结构(NF)、垂直劈缝鱼鳞结构(VF)和等比劈缝鱼鳞结构(EF),沿流动方向(y轴)的排布方式分为平行排布(P)、品字形排布(T)和交错排布(S),鱼鳞个数分别为4、8、16及32个.模拟结果表明:与参考通道(光滑微通道)对比,鱼鳞仿生结构微通道的强化传热因子η值均在1.05～2.08范围内,综合传热性能均得到明显提高;在平行排布方式下,鱼鳞个数为32的垂直劈缝鱼鳞结构微通道的综合传热性能最佳,在Re=1 180时,获得最大η值为1.39.进一步分析不同排布方式下微通道流动与传热性能发现,相较于平行排布,采用品字形排布微通道强化传热因子η值明显提高.同时,品字形排布的等比劈缝鱼鳞结构微通道由于压降更低,综合传热性能最佳.当Re=1 180、鱼鳞个数为32时,品字形排布等比劈缝微通道T-EF32的强化传热因子η值最大,为2.08,比平行排布的等比劈缝微通道P-EF32提高了 0.703,增幅为51.09％.

关键词：微通道换热器、鱼鳞结构、劈缝、排布方式、流动传热特性

所属期刊栏目：48

分类号：TK124(热力工程、热机)

资助基金：云南省基础研究项目202001AT070081

在线出版日期：2023-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：102-111