基于大涡模拟研究分形栅格激发湍流的传热特性

湍流在传热、传质和增强化学反应等领域发挥着重要作用。为了研究栅格激发湍流的换热特性，利用LES模型(大涡模拟)模拟三种具有相同阻塞比、栅格有效尺寸、厚度比的分型栅格结构(工况1：栅格截面为三角形，工况2：栅格截面为倒三角形，工况3：栅格截面为正方形，工况4：无栅格)所激发的湍流流场。模拟的目的是解释四种工况下湍流场的演化特征和换热机理。结果表明，在相同的初始条件下，工况2产生的湍流强度最高，圆柱表面的换热特征更加均匀。在工况3中，流场中的边界层更早地发生分离，并且激发了比其他3种工况更多的涡结构，涡结构起到增强换热效果的作用，使得工况3的面平均努塞尔数比工况4的增加了1.3倍。