圆管对流换热若干问题咨询



  • 我目前正在用OpenFOAM计算超临界CO2的对流换热,管子是竖直圆管,刚开始是非加热段,然后是加热段。现在有几个问题:

    1.coolant temperature是指?我这是加热的case,难道是指主流温度吗?

    2.如果要证明刚加热的时候,入口段效应的影响可忽略,那么是不是应该剖出刚进入加热段位置的速度的剖面图?

    3.沿程的摩擦压降损失作图发现,摩擦压降的趋势不是光滑的,而是曲折的,个人猜想是两个原因:1)管内的压降受浮升力,粘度变化、密度变化的综合影响,管内每一位置的情况都不用,沿程总压降连线起来就不是绝对的光滑;2)总压降的数量级比摩擦压降大不少,一些细小的曲折在摩擦压降的图中会被放大,所以看起来就是曲折的。不知道这种解释合理吗?

    谢谢指导!


  • OpenFOAM副教授

    我只有传热基础,没正经做过科研。不过课题组有人跟你做的很像,超临界、竖直圆管啥的,平常有讨论过一些问题所以也算有些了解。他用的是Fluent。

    1. coolant temperature是文献里看到的词还是OpenFOAM里面的关键字?文献里面的话,管内是你要降温的液体,管外是冷却液,那管外液体的温度应该是coolant temperature。按你描述,你的算例是管内是冷却液,去冷却外面的高温物质吧,那估计coolant temperature是冷却液流进来的温度?

    2. 没太准确理解你的意思,不过感觉速度好像不太能说明问题。既然是超临界的工质,可能热物性更能说明问题?另外,不知道你的工况是怎么样的,按照我和组里人平常的讨论,他的工况涉及到从非加热段的层流发展成为加热段的湍流,所以入口段是有影响的。

    3. 具体问题不清楚,但竖直圆管浮力的影响确实是很大的,在换热最强的地方(劈面附近)由于有强烈的密度变化,浮力的影响变得很重要,这点对于热物性强烈变化的超临界工质更为显著。印象中有不少方法是专门处理类似问题的,在温度方程里面加上浮力项之类的。

    仅供参考,如果需要某个东西具体的细节我可以帮你问问组里的人。



  • 非常感谢。
    1.coolant temperature对于我加热的管子来说,只可能是里面流体的温度了吧?想要剖出沿程的coolant temperature,那是不是就可以理解为主流温度呢?
    2.因为圆管的非加热段L/D是52.5,然后一般要消除入口段效应的话,L/D要大于60,那么证明入口段效应没有影响的话,是不是可以拿L/D=50跟L/D=52.5的速度剖面作图对比,如果轮廓一样的话,就证明消除了影响?
    3.对的,浮升力对超碳的对流换热影响很大。出现摩擦压降曲折的原因目前是合理地猜想。



  • 你好,请问如何将去添加超临界的物性?



  • @Exthan 一般有两种方法,查表法和多项式拟合


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