射流冲击冷却数值模拟
正文共： 1024字 10图 预计阅读时间： 3分钟 射流冲击冷却具有很高的换热效率，在需要进行高效散热的工业领域得到了广泛的应用。射流冲击冷却指的是采用射流喷嘴，将介质直接冲击到散热面上进行冷却（如下图）。今天，我们做一个这样的案例。 建立如下的二维轴对称模型，管道的内径Φ7.35mm，壁厚1mm，长度385mm，注意管长与内径比值至少10倍以上，使得内部流动达到充分发展。管口与热壁的距离z和内径的比值为2，划分四边形结构化网格，注意热壁划分边界层，为了求解粘性底层，y+控制在1以内并且边界层网格控制在15层以上。 本案例，我们采用SST k-ω湍流模型，并启用低雷诺数修正。 收敛残差标准将能量方程设置为1e-9，这样设置的目的是减小热功率不平衡率。 入口设置为速度入口边界，温度300K；出口设置为压力出口，表压为0Pa。热壁面设置为恒热流密度200W/m2。 计算域的速度分布如下，重点看一下管道的速度可以判断已达到充分发展。 管道雷诺数分别为12000、23000和28000时，热壁面的局部努塞尔数计算值和参考文献试验值对比如下。可以看出r/D在2以内的计算结果和试验结果比较接近，误差在10%以内。雷诺数23000和28000时，r/D在1和2之间存在两个极值点，数值计算并未捕捉到。其他的湍流模型能否捕捉到该细节尚未研究，感兴趣的读者可以自行研究。
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叫“GetData Graph Digitizer”，操作简单，读者朋友可自行上网搜索该工具的使用方法。
参考文献
[1] Vadiraj Katti. Experimental study and theoretical analysis of local heat transfer distribution between smooth flat surface and impinging air jet from a circular straight pipe nozzle.[2] 王玉艳, 等. 射流冲击冷却过程的数值研究.[3] Giovanni Carozzo, et al. CFD Simulation of a Temperature Control System for Galvanizing Line of Metal Band Based on Jet Cooling Heat Transfer[4] J.W.Baughn. Heat transfer measurements from a surface with uniform heat flux and an impinging jet. 
