在某些领域，由于换热通道结构上的限制，或者换热农面本身的特殊耍求。难以在换热血安砚翼形纵向涡发生器。因此打必要找新的纵向涡产生方忒。心等4针对燃气涡轮叶片狭小通迈的冷却问，提出了利用射流来产生纵向涡，并进行了实验研究。证实了这种方式1样是种非常有效的换热强化和控制方式。与常规的射流冲击换热方式相比，这种方式的射流速度很低，并不直接对换热面产生强烈冲击，而是利用射流的诱导作用，在垂直主流的截面上产生涡流，来强化截面上流体的混合，从而强化换热过程。因此，这种强化换热方式有望在钢坯预热，布匹胶片纸张的干燥等方面获得应用。 为了对这新型换热强化方法有更深入的了解。木文利数值方法研究了矩形迎道内射流纵向润对流动和换热性能的影响，并运用场协同原理5对强化机理进行了分析。 1模沏及数值方法1.1模型描述1叫截面为正方形，边长5=而1主流速度沿尤方。在矩形通道底部，标原点处射叫股射流，射流的速度矢量控制在尺他内，以轴为对称轴，与7轴的夹角为0；开设的射流孔为并排的两个基金项目国家九七重点基础研宄项目2000026301通讯联系人任建勒，副教授，1卞13肌。0，0.5的矩形，该矩形的长用介质为常物性不可压缩流体，通道内的流动为层澈壁面温度高于流体温度，不考虑重力作用。射流入门处通道内的违度场温度场均充分发展。 描述整个迎道内的流动和换热过程的拧制方程为方向采用非均匀网格。 为了验证计算程序的计算精度，首先计算了无射流时水矩形通道内层流流动和换热情况。并4理论解进行了比较。其中斤数的计算值与理论值2.98的误差约为0.2；壁面摩擦系数的计算值与理论值14.2277的误差约为6.2.由此可以看出，计算程序的精度可以保证。 矩形迎逍内保持主流心，1办数办。=160+变。很明显，射流速度越大，对纵向涡的诱导作用越强。但是，由于射入的流体温度与壁温相同，过大的射入流量也将对流体的局部平均勐度造成较大的干扰，使局部平均温差降低换热系数，大，这样反而不能说明纵向涡的强化换热效果。因此，本文选取射流速度大小为18，约为主流平均速度的4倍，此时射流的流量约为主流的4.为了研宄射流方向对流动和换热性能的影响，本文计算了射流角0为03045和60的不同工况。 2模拟结朵及时论出口边界条件为壁面边界条件为射流入，边界条件为1.2数值方法方程的离散格式均为阶迎风格式，压力速度尤合采用，算法，对整场进厅整体求解。计算区域取通道的半，网格数为40，20父1沿流动21纵向涡的形成及其对换热的强化线的变化情况。可以看出，射流的引入，使得原来己充分发展的速度边界层发生改变，产生了与主流方向垂直的次流动。形成纵向；薄。加强了流体的径向混合。纵向涡是维方向的螺旋结构，能不断向下游发展，但由于阻力的存在而*终逐渐消失。3给出了沿流向不同位置的通道内壁面局部，数的分布，其中，训对应无射流工况。可以看出，纵向涡使射流口下游壁面的换热都得到+程度的强化。 局部入数*大可以提约83，其*位并没，出现在射流入口6=0处，而是在其下游，=7处。这是因为纵向涡的形成，要定时间。 2.3射流角对通道内流动和换热性能的影响局部况数的分布，其中5.7寸应无射流工况。射流角不同时，加的*大幅度几乎相同，约为120.，纵向涡的影响域随射流角增大而减小。在0=，对局部数*大值比无射流理论值约提高83，且纵向涡强化换热的影响区域也较大。随着0*大值在0=3，和0=45时分别只提4，和赐这也说明，水文选取的射流流量圮合古的，射流温度对局部平均温差的干扰也是很小的，换热强化的效果上要山纵向涡的强弱来决定。 1砂7〃代衣通过壁面的导热试。 3结论在层流范围内的矩形通道中，射流纵向涡是种有效的强化对流换热的方法。射流使下游产生垂直于主流方向的纵向涡，纵向涡呈螺旋结构向下游发展，改善了下游定区域内速度场和温度场的协同关系，使对流换热得以强化。较小的射流角能够使纵向涡强化换热的效果更好，其根本原因在于此时Pl孟继安，陈泽敬，李志信，等。管内对流换热的场协同分析及换热强化。工程热物理学报，2003，244652654.