CFD锯齿形肋片温度场模拟+文献综述(2)
关于板翅式换热器的理论研究。美国人Norris早在1942年就开始对平直肋片、锯齿肋片、波纹肋片、多孔肋片以及钉状肋片等不同形状的肋片进行了一系列的研究，得出了不同形状的肋片的摩擦因子f传热因子j与流动雷诺数Re的关系，为板翅式换热器的进一步研究奠定了基础。1945年，美国斯坦福大学的Kay和 London[1]对板翅式换热器性能进行了实验研究，在相关的流动阻力实验数据的基础上,他们总结提供了40多种形状的板翅式换热器肋片的换热性能和流动特性曲线图，为各类板翅式换热器的设计提供了参考依据。
生产应用方面。早在上世纪三十年代，英国Marston Excelsior公司采用浸渍钎煙方法以铜及其合金作为材料制成了首个用作内燃机散热器的板翅式换热器。美国于上世纪四十年代末期开始生产板翅式换热器,首先应用于空气分离设备。目前,美国的特兰公司以及华纳公司生产的各种材料大型板翅式换热器已经遍布全世界。上世纪吹冰十年，我国开始生产应用于航空冷却器的板翅式换热器，经过多年的自主研发以及对国外先进生产工艺的引进与吸收，现已达到了较为先进的水平。
板翅式换热器最初是作为飞机的中间冷却器，在上世纪五十年代初期开始应用于空气分离设备。随着工艺技术的提升，目前板翅式换热器的应用范围已经非常广泛,如石油化工、航空、车辆、动力机械、空气分离、深低温、原子能与宇宙航行等领域。由于它具有结构紧凑、体积小、传热强度高的特点，被认为是最有发展前途的新型热交换器之一。
1.2锯齿形肋片
锯齿形肋片可以看作是平直肋片在结构上的发展，一段长的肋片被分割成多段等距离的肋片片段，并在流动方向上以一定的间隔周期性地相互错开分布。由于切开长度较小，使得肋片表面附近形成的边界层还未充分发展就进入下一段切开长度，充分利用了边界层的起始段传热热阻低的特点，使其具有良好的传热性能；同时流体流经上游肋片末端产生的尾涡对其与下游肋片的换热也具有激励强化作用[2]。在相同压力损失的条件下，锯齿形肋片的传热系数要高于平直形肋片30%以上，故有“高性能肋片”之称。但相比于平直形肋片,其错齿结构造成的流动阻力也相应增加，故锯齿形肋片多用在需要强化换热的场合。
美国斯坦福大学的Kay和London[1]，通过对板翅式换热器性能的实验研究总结整理除了56种肋片的实验数据。基于此Wieting[3]使用指数拟合的计算方法，整理出了j和f关于雷诺数Re的关系式。
j = 0.483(l/Dh) -0.162 a-0.184 Re-0.536
f = 7.661(l/Dh) -0.384 a-0.092 Re-0.712 当Re 时
j = 0.242(l/Dh) -0.322 (t/Dh) 0.089 Re-0.368
f = 1.136(l/Dh) -0.781 (t/Dh) -0.534 Re-0.198 当Re 时
而后Joshi和Webb[4]对锯齿形肋片的表面换热特性深入研究，提出了
特定的
并给出了 与 两种情况下分别相对于的f与j的计算公式。
Manglik和Bergles[5]在Wieting[3]关联式的基础上，整合了处于层流紊流之间过渡区的数据，利用了数据的渐近性质，结合无量纲参数a = s / h , ζ = t / l , and γ = t / s，给出了锯齿形肋片在所有流动状态下的实验关联式。
近些年， CFD（计算流体力学）技术飞速发展,研究人员开始采用数值模型来研究锯齿形肋片，他们对给定研究对象进行分析，建立若干肋片单元的简化几何模型并进行计算网格划分，通过FLUENT软件计算出流体的速度场、温度场与压力场的分布，总结得出了锯齿形肋片的流动特性及传热特性等规律,对流线图和速度矢量图等进行分析，从分析结果中总结出一些有益的结论和规律，从中提炼优化设计思路。