辛軍哲，曹旭楠，李應(yīng)新

1.廣州大學(xué)，廣東 廣州 510006 2.華潤(rùn)置地商業(yè)管理服務(wù)（深圳）有限公司，廣東 深圳 518000 3.東莞森博科瑞萊空氣制冷有限公司, 廣東 東莞 523000

交叉波紋填料的流體通道是由兩片波紋板按一定角度相互交叉疊放所形成的相互連通的空間。由于該通道的特殊結(jié)構(gòu)形式，流體流經(jīng)時(shí)的速度大小和方向都會(huì)發(fā)生周期性的變化，并產(chǎn)生大小不同的漩渦，可以大大強(qiáng)化其內(nèi)部的熱質(zhì)交換過(guò)程，被越來(lái)越廣泛地用作多種用途的熱質(zhì)交換設(shè)備。為了使這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便的通道及其填料的傳熱傳質(zhì)效率更高，流動(dòng)阻力更小，許多研究者[1-9]利用實(shí)驗(yàn)的方法得到了不同條件下的阻力特性和降溫特性，有的采用可視化技術(shù)得到了通道內(nèi)流動(dòng)和換熱局部形態(tài)圖像。

越來(lái)越多的研究者采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)其流動(dòng)和熱質(zhì)交換過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算研究。杜鵑等[10]和Wu等[11]將交叉波紋通道填料內(nèi)流場(chǎng)簡(jiǎn)化為一個(gè)二維氣體流場(chǎng)，采用零方程紊流模型得到了該填料水平面上溫度場(chǎng)和相對(duì)濕度場(chǎng)分布，分析了不同因素對(duì)交叉波紋通道填料蒸發(fā)冷卻效率及出口空氣狀態(tài)的影響。Beshkani等[12]近似假設(shè)兩波紋板之間通道的流動(dòng)在兩波紋板幾何分界面兩邊對(duì)稱分布，不考慮兩波紋板通道間流動(dòng)的相互影響，將蒸發(fā)冷卻用交叉波紋通道內(nèi)復(fù)雜的流動(dòng)看成由一個(gè)個(gè)沿著邊界形狀不變的對(duì)稱波紋槽內(nèi)流動(dòng)組成，對(duì)半正弦單元的流動(dòng)進(jìn)行研究。其假設(shè)氣體做層流流動(dòng)且忽略流動(dòng)方向上擴(kuò)散的影響，計(jì)算得到流場(chǎng)的速度分布和溫度分布。Poulter等[13]將兩個(gè)波紋板之間的交叉波紋通道近似地按照兩個(gè)平行平板間的流動(dòng)進(jìn)行處理，通過(guò)數(shù)值求解的辦法計(jì)算了一小型單壁墊片式換熱器內(nèi)的流動(dòng)和溫度分布。Zhao等[14]對(duì)兩波紋片在流動(dòng)方向和迎風(fēng)方向含有多個(gè)通道區(qū)域的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，但其計(jì)算結(jié)果僅給出了兩波紋片間幾何分界面處溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布，對(duì)流動(dòng)的細(xì)節(jié)，尤其是壁面附近的流動(dòng)和換熱沒(méi)有給出較為詳盡的描述。

要詳細(xì)地了解交叉波紋通道內(nèi)流動(dòng)和換熱規(guī)律，分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流動(dòng)和換熱性能的影響，就必須在速度梯度大的位置布置密集的網(wǎng)格。Doo等[15-16]對(duì)交叉波紋通道熱交換器的具有代表性的單元，利用低雷諾數(shù)模型分別計(jì)算了不同幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)下的流動(dòng)特性。Ciofalo等[17]對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)交叉波紋通道單元，分別采用層流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、低雷諾數(shù)模型、直接模擬方法以及大渦模型計(jì)算了其局部換熱特性和阻力特性。Mehrabian等[18]對(duì)此交叉波紋通道熱交換器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元，按照層流假設(shè)，進(jìn)行了其速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的微觀計(jì)算。辛軍哲等[19]對(duì)由兩片相互交叉的正弦波紋板所形成的三維通道，按照實(shí)際流動(dòng)邊界條件運(yùn)用低雷諾數(shù)k-ε紊流模型進(jìn)行全流場(chǎng)流動(dòng)的計(jì)算，得到了該計(jì)算域流場(chǎng)速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)在宏觀和局部微觀區(qū)域的分布特點(diǎn)。

綜上所述，現(xiàn)有對(duì)正弦交叉波紋通道三維換熱特性的研究大多局限在對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)單元格或其簡(jiǎn)化通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行。但像蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)所用的這類正弦交叉波紋填料通道，其沿流動(dòng)方向的厚度一般都很小，大多為60～150 mm，其流動(dòng)主要處于發(fā)展流階段，未進(jìn)入充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)，按照充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)的標(biāo)準(zhǔn)單元格所計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際有較大偏差。本工作將在辛軍哲等[19]計(jì)算域和計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維換熱特性的數(shù)值模擬，期望得到總的蒸發(fā)冷卻效率隨進(jìn)口風(fēng)速的變化規(guī)律，更重要的是得到波紋通道不同單元格內(nèi)的局部傳熱特性的影響因素及其變化規(guī)律，以便用于正弦交叉波紋填料的設(shè)計(jì)改進(jìn)。

1 物理模型及假設(shè)

研究對(duì)象如圖1所示。兩層波紋高度為7 mm、波距為20.5 mm的正弦波形波紋板，以波紋通道間成90°夾角粘接在一起，形成一個(gè)完整的正弦交叉波紋填料通道。氣流沿X方向進(jìn)入該兩片波紋板間，兩片波紋板通道與進(jìn)口氣流方向成相互交錯(cuò)的45°夾角。Z方向計(jì)算域邊界為固體邊壁，將氣流局限于在計(jì)算域內(nèi)流動(dòng)。計(jì)算域X方向尺寸為75 mm，Z方向?yàn)?45 mm，Y方向最大為14 mm。為了保證兩片波紋板內(nèi)流動(dòng)的對(duì)稱性，兩片波紋板的通道布置完全相同。

圖1 計(jì)算區(qū)域結(jié)構(gòu)示意Fig.1 The structure diagram of computational area

圖2為計(jì)算域X-Z平面視圖，前后兩片波紋板在Y方向堆疊而成。計(jì)算域內(nèi)的細(xì)實(shí)線代表其中一波紋板的波峰線，相鄰兩細(xì)實(shí)線之間即為其計(jì)算通道，各通道分別用不同的大寫(xiě)字母表示。虛線為與其對(duì)應(yīng)的另一波紋板的波谷線，相鄰兩虛線之間即為其計(jì)算通道。作為示例，在圖中用箭頭示出了細(xì)實(shí)線A通道內(nèi)的氣流主流動(dòng)方向。當(dāng)該通道內(nèi)的氣流碰到邊壁后，即流入另一波紋板虛實(shí)線內(nèi)的通道。而由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，相同的情況會(huì)發(fā)生在圖中上面對(duì)應(yīng)的位置，只是交換了前后波紋板內(nèi)的對(duì)應(yīng)通道。所以，為了方便分析主氣流通道內(nèi)參數(shù)的變化情況，將兩段同字母代號(hào)的細(xì)實(shí)線波紋通道看成是一個(gè)完整的通道來(lái)一起分析。各通道字母代號(hào)的下標(biāo)數(shù)字（i）代表通道過(guò)流斷面位置，其中1代表進(jìn)口斷面，6代表出口斷面，2～5分別代表與另一波紋板波谷的交界位置。同一通道的相鄰兩個(gè)過(guò)流斷面之間的區(qū)域稱之為單元格，并用前后兩個(gè)斷面的數(shù)字表示。計(jì)算域物理模型處理方法與文獻(xiàn)[19]的相同。

圖2 波紋片波紋通道圖示Fig.2 Corrugated groove channel diagram

交叉波紋通道壁面被水濕潤(rùn)，空氣流經(jīng)該通道時(shí)，水直接蒸發(fā)并使空氣冷卻降溫。該過(guò)程不但涉及氣相流動(dòng)，同時(shí)還存在著液相流動(dòng)，本工作做了如下簡(jiǎn)化假設(shè)：

（1）整個(gè)流動(dòng)和換熱過(guò)程在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行；

（2）忽略計(jì)算工況條件下的流體物性參數(shù)變化，并忽略質(zhì)量力；

（3）波紋通道表面正好被水完全潤(rùn)濕，且形成一層均勻的水膜，忽略水膜厚度和其流速；

（4）直接和水膜接觸的薄層空氣是飽和的，其蒸汽分壓力等于水膜溫度下的飽和壓力，該飽和空氣層厚度忽略不計(jì)，并符合無(wú)滑移邊界條件；

（5）水膜溫度恒定且等于入口空氣的濕球溫度，忽略水蒸氣的顯熱；

（6）計(jì)算域中的空氣和水均與外界處于一個(gè)絕熱的環(huán)境。

2 控制方程及其求解方法

2.1 控制方程及紊流模型

空氣在該蒸發(fā)冷卻過(guò)程中的控制方程包括連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程和能量方程：

式中：μt為紊動(dòng)黏度，采用Jones-Launder的低雷諾數(shù)k-ε模型進(jìn)行模擬[19]。

2.2 邊界條件

進(jìn)口邊界條件：

空氣流速：ux=u0，uy=0，uz=0

空氣溫度：T=T0，TW=TW0

式中各參數(shù)取值見(jiàn)文獻(xiàn)[19]。出口邊界條件按照局部單向化邊界條件處理。

壁面邊界條件：

空氣流速：ux=0，uy=0，uz=0

式中：Wj為水分蒸發(fā)離開(kāi)氣液介面的質(zhì)量流率[20]。

2.3 求解方法

使用ANSYS Meshing對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格。為有效求解近壁處較大的速度和溫度梯度，在近壁面附近布置相對(duì)較密的膨脹層，最終網(wǎng)格總數(shù)為16 829 606。將劃分好的網(wǎng)格導(dǎo)入到ANSYS Fluent15.0中，并對(duì)區(qū)域材料以及邊界類型進(jìn)行設(shè)定[19]。

選用低雷諾數(shù)k-ε紊流模型，采用速度和壓力耦合的半隱式SIMPLE算法，壓力項(xiàng)采用線性插值。為了加快迭代收斂的速度，改變動(dòng)量方程的松弛因子為0.8，其他保持默認(rèn)值。除了能量方程默認(rèn)的殘差值為10-6以外，其余各方程參數(shù)的殘差都默認(rèn)為10-3。

3 模擬結(jié)果及分析

3.1 蒸發(fā)冷卻效率隨風(fēng)速的變化

該填料在進(jìn)口沿X方向上不同風(fēng)速下的蒸發(fā)冷卻效率模擬結(jié)果如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，產(chǎn)品資料數(shù)據(jù)[21]、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[4]和模擬結(jié)果三組數(shù)據(jù)均顯示出蒸發(fā)冷卻效率隨風(fēng)速的增加而減小的基本趨勢(shì)，并且各組數(shù)據(jù)之間十分接近，尤其是模擬結(jié)果與產(chǎn)品資料數(shù)據(jù)[21]的一致性更好。

圖3 蒸發(fā)冷卻效率隨風(fēng)速的變化Fig.3 Evaporative effectiveness with air velocity

3.2 各波紋通道溫度的變化

在這種由相互成一定角度排列的交叉通道內(nèi)，由于兩片波紋板間通道相互連通，并受到上下邊壁的影響，各通道內(nèi)的流動(dòng)十分復(fù)雜，且互不相同，導(dǎo)致各通道內(nèi)的流量、壓力以及溫度也互不相同。圖4繪出了在進(jìn)口氣流速度為1.8 m/s、干球溫度為35 ℃、濕球溫度為21 ℃時(shí)各波紋通道不同截面上質(zhì)量平均溫度曲線，其各通道代號(hào)及其下標(biāo)i代表的截面位置如圖2所示。由圖4可看出，各波紋通道內(nèi)的溫度均為單值下降，并且開(kāi)始溫度下降較快，后面溫度下降較為平緩，符合理論預(yù)期。而從各個(gè)通道內(nèi)溫度變化曲線的相互比較來(lái)看，各通道溫度變化相近，只是A通道的溫度明顯較其它通道的溫度低。在最為明顯的第5截面上，A通道此時(shí)的溫度比其上一個(gè)截面4的低1.58 ℃，而其他通道此時(shí)的溫降為1.20～1.28 ℃，大約是這些通道平均溫降的1.27倍。但在第5和第6截面之間，其他通道的溫降大多為0.99～1.14 ℃，而此時(shí)A通道的溫降卻只有0.79 ℃，明顯小于其他通道。最終在出口斷面上，最低溫度的A通道與最高溫度的D通道的溫度差約為各通道平均溫降的7.1%。

圖4 各通道不同截面上的溫度Fig.4 Temperature at different sections of each corrugation

3.3 各波紋通道熱流密度的變化

上述各波紋通道溫度沿通道流動(dòng)方向的變化規(guī)律，除了與各通道的流量變化和各通道流體之間的對(duì)流換熱有關(guān)外，很大程度上還與各通道的熱流密度有直接的關(guān)系。為了研究各通道熱流密度對(duì)其溫度變化的影響，圖5為在圖4的進(jìn)口條件下各通道內(nèi)單元格平均熱流密度沿波紋通道主流動(dòng)方向的變化曲線，其各通道代號(hào)及其下標(biāo)i相鄰兩數(shù)字所代表的單元格位置如圖2所示。由圖5可以看出，熱流密度受主流動(dòng)區(qū)域溫度逐漸下降的影響，其數(shù)值的變化趨勢(shì)與溫度變化趨勢(shì)相同，均為單值減小，開(kāi)始減小較快，后面減小較慢。而從各個(gè)通道內(nèi)熱流密度變化曲線的相互比較來(lái)看，相同位置單元格的各通道熱流密度相近，只是A通道在單元格4-5內(nèi)的熱流密度明顯高于其他通道在這一單元格上的值。在該單元格位置上，A通道的熱流密度比熱流密度最小的B通道的值高出21%，而其他通道與B通道的熱流密度差最大也就是6.2%。由于單元格4-5在第4和第5斷面之間，A通道在此單元格上熱流密度相對(duì)于其他通道的顯著增加，將會(huì)直接增大空氣與水的換熱量，從而使A通道如前所述，在第5斷面上的溫度明顯低于其他通道。從圖中也可以看出，A通道在單元格5-6內(nèi)，其熱流密度為394.3 W/m2。而在此單元格位置內(nèi)，其他通道的熱流密度均在402 W/m2以上。A通道此時(shí)的值顯然小，但并未小很多。而由圖4可知，A通道在此單元格內(nèi)的溫降卻比其他通道的要小很多。其主要的原因是，A通道在單元格5-6內(nèi)由另一波紋片對(duì)應(yīng)的C通道混入大量的高溫空氣，最終導(dǎo)致其在沒(méi)有充分與水進(jìn)行換熱降溫的情況下而使溫降大大減小[19]。有趣的是，A通道在單元格4-5內(nèi)同樣由另一波紋片對(duì)應(yīng)的B通道混入大量的高溫空氣，但由于其有足夠大的熱流密度與水進(jìn)行換熱降溫，最終仍能產(chǎn)生很大的溫降。

圖5 各波紋通道不同單元格熱流密度Fig.5 Heat flux of different unit of each corrugation

3.4 各波紋通道切應(yīng)力的變化

影響熱流密度大小的因素很多，但對(duì)這種交叉波紋通道來(lái)說(shuō)，各通道之間的主要區(qū)別是氣流受邊壁的影響所產(chǎn)生的擾動(dòng)不同。而切應(yīng)力作為反映近壁附近流動(dòng)情況的一個(gè)重要指標(biāo)，其大小會(huì)與熱流密度的大小緊密相關(guān)。圖6為在圖4的進(jìn)口條件下各通道內(nèi)單元格平均切應(yīng)力沿波紋通道主流動(dòng)方向的變化曲線。由圖6可以看出，切應(yīng)力的變化趨勢(shì)與熱流密度的變化趨勢(shì)相似，但要分散得多，相同位置單元格的各通道的切應(yīng)力相差較大。由最為典型的單元格4-5上各通道的切應(yīng)力比較來(lái)看，A通道的切應(yīng)力最大，B通道的切應(yīng)力最小，相應(yīng)其熱流密度也是A通道的為最大，B通道的為最小，規(guī)律相同。但從具體的數(shù)值來(lái)看，A通道在單元格4-5內(nèi)的切應(yīng)力比對(duì)應(yīng)單元格切應(yīng)力最小的B通道的值高出37%，甚至比其上一個(gè)單元格3-4的切應(yīng)力還高出21%，而B(niǎo)通道單元格4-5的切應(yīng)力比單元格3-4的實(shí)際上是小14%。而在圖5中，A通道的熱流密度比B通道的值僅高出21%，其比上一個(gè)單元格3-4的值小4.8%，盡管其減小的值比B通道減小的21.1%要少很多。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，主要就是熱流密度的大小不單受切應(yīng)力的影響，還會(huì)受到主流氣流溫度的影響。主流氣流溫度越高，與填料表面的水溫溫差越大，其熱流密度相應(yīng)也會(huì)增大，反之則會(huì)變小。在上述單元格4-5內(nèi)，盡管A通道的切應(yīng)力很大，甚至比單元格3-4內(nèi)的切應(yīng)力還大，但由于其溫度最低，所以最終它的熱流密度盡管在同單元格內(nèi)是最大的，但比上一個(gè)單元格還是要小一些，盡管小的很少。類似的情況，在其他通道的各單元格上同樣可以看到。如在單元格5-6位置上，盡管A通道的切應(yīng)力較高，但由于它的溫度相比其他通道明顯要低很多，最后導(dǎo)致其熱流密度和B通道的差不多，處于最低水平。當(dāng)各單元格的溫度相近的時(shí)候，如上述單元格1-2，2-3和3-4位置處的各通道，此時(shí)其熱流密度主要受切應(yīng)力的影響。切應(yīng)力大的單元格，其熱流密度大，兩個(gè)參數(shù)變化的一致性較好。

圖6 各波紋通道不同單元格切應(yīng)力Fig.6 Shear stress of different unit of each corrugation

3.5 典型單元格內(nèi)的流動(dòng)和換熱特點(diǎn)

從上述分析可知，各單元格內(nèi)換熱性能的一個(gè)重要參數(shù)是其壁面切應(yīng)力的大小。在此計(jì)算域的所有單元格里，最具特色的是A通道的單元格4-5和B通道的單元格4-5。A通道的單元格4-5，其切應(yīng)力在各通道同單元格里最大，且比其上一單元格3-4的還要大。而B(niǎo)通道的單元格4-5，其切應(yīng)力在各通道的同單元格里最小，且較其他通道來(lái)講，比其上一單元格3-4的減小得最多。同時(shí)，從兩片交叉堆疊的波紋板整體來(lái)看，一片波紋板的A通道單元格4-5正好與另一片波紋板的B通道單元格4-5處于同一位置，兩個(gè)通道的這兩個(gè)單元格正好構(gòu)成一個(gè)完整的相互交叉流動(dòng)影響的流動(dòng)單元。故將其選作典型研究對(duì)象，對(duì)其內(nèi)部表面各位置處的局部切應(yīng)力和熱流密度分布進(jìn)行微觀分析和研究。

圖7為A通道單元格4-5和B通道單元格4-5的切應(yīng)力分布云圖。各通道單元格內(nèi)的主氣流均為從左向右流動(dòng)，而其對(duì)應(yīng)的垂直通道氣流均為從下向上流動(dòng)，上邊附近為迎風(fēng)面，下邊附近為背風(fēng)面。兩張圖比較可以看出，切應(yīng)力最小的位置處于背風(fēng)面及兩波紋板接觸節(jié)點(diǎn)之后，且兩單元格的值都非常小，接近于0，相差并不很大。切應(yīng)力最大的位置處于迎風(fēng)面中間位置，但A通道單元格的值略小于B通道單元格的值。在迎風(fēng)面處，由文獻(xiàn)所知[19]，B通道上面橫向A通道流出的流量相對(duì)較大，造成B通道迎風(fēng)面的沖擊作用大，切應(yīng)力相應(yīng)就會(huì)大一些，而A通道上面橫向B通道流出的流量較小，A通道迎風(fēng)面的切應(yīng)力就沒(méi)有B通道的大，所以在單元格側(cè)面迎風(fēng)面附近的切應(yīng)力主要受其上面橫向通道氣流流出流量大小的影響，而與其通道本身的流動(dòng)關(guān)系不大。

兩個(gè)通道壁面切應(yīng)力相差比較大的是通道中心附近，在B通道，進(jìn)口附近的切應(yīng)力本身就小，但到后半段，尤其是靠近背風(fēng)面附近就更小了。但A通道，其進(jìn)口附近處的切應(yīng)力就比較大，其中間大部分區(qū)域的切應(yīng)力要比B通道的大很多。尤其是在后半段靠近背風(fēng)面附近，其切應(yīng)力沒(méi)有明顯的減小。其主要的原因是，A通道的氣流在單元格3-4內(nèi)，由于填料側(cè)壁面的阻擋作用，其的主流動(dòng)方向發(fā)生了90°的大轉(zhuǎn)彎，進(jìn)入單元格4-5后，原有的主氣流幾乎全部轉(zhuǎn)化為螺旋狀前進(jìn)，且速度較高，致使在近壁處的切向速度和切應(yīng)力明顯高于其他單元格。而B(niǎo)通道的氣流由于受到下一個(gè)單元格5-6內(nèi)填料側(cè)壁面的阻擋作用，其在單元格4-5內(nèi)的流量大大減小，流動(dòng)速度減慢，壁面切應(yīng)力相應(yīng)即減小，尤其體現(xiàn)在單元格后半段。

圖8為與圖7對(duì)應(yīng)位置的熱流密度分布云圖。從熱流密度分布圖與前面切應(yīng)力分布圖相比較可以看出，熱流密度分布與切應(yīng)力分布的規(guī)律總體來(lái)講比較一致，熱流密度和切應(yīng)力具有高度的相關(guān)性。在迎風(fēng)面中間位置附近，兩個(gè)通道的熱流密度均較大，且數(shù)值非常接近。兩個(gè)通道熱流密度相差比較大的是通道中心附近，在B通道，進(jìn)口附近的熱流密度本身就小，但到后半段，尤其是靠近背風(fēng)面附近就更小了。在A通道，其進(jìn)口附近處的熱流密度就比較大，尤其是靠近迎風(fēng)面的位置，其熱流密度達(dá)到通道內(nèi)的最大值，通道中間的大部分區(qū)域的熱流密度要比B通道的大很多。尤其是在后半段靠近背風(fēng)面附近，其熱流密度沒(méi)有明顯的減小。由此可見(jiàn)，A通道因邊壁的阻擋和導(dǎo)流作用，使其后的單元通道產(chǎn)生大量的橫向擾動(dòng)，導(dǎo)致壁面切應(yīng)力顯著增大，換熱效果迅速提高。值得注意的是，兩波紋板接觸節(jié)點(diǎn)之后，尤其是在節(jié)點(diǎn)之后背風(fēng)面的比較大一個(gè)區(qū)域，其切應(yīng)力和熱流密度都非常小，接近于0。這部分面積沒(méi)有被充分利用，這是該波紋通道的一個(gè)需要改進(jìn)的地方。

圖8 A和B通道單元格4-5壁面熱流密度分布Fig.8 Heat flux distribution on the wall of unit A4-5 and B4-5

4 結(jié) 論

a）各波紋通道內(nèi)的溫度變化相近，均為單值下降，并且開(kāi)始溫度下降較快，而后面溫度則下降較為平緩。其中氣流在側(cè)壁受阻被完全轉(zhuǎn)向90°角后，溫降相對(duì)于其他通道而言明顯增大。

b）沿流動(dòng)方向，切應(yīng)力、熱流密度和氣體溫度逐漸下降，三者的趨勢(shì)相同。切應(yīng)力與熱流密度具有很大的相關(guān)性。但切應(yīng)力的變化更加劇烈，尤其是在氣流轉(zhuǎn)向90°角后，其切應(yīng)力甚至比上一單元格內(nèi)的切應(yīng)力還大。切應(yīng)力的大小主要受氣流方向改變的影響。

c）即使是平均切應(yīng)力和熱流密度最大的單元格，在波紋通道背風(fēng)面及兩波紋板接觸節(jié)點(diǎn)之后，其切應(yīng)力和熱流密度都很小，并接近于0。各單元格內(nèi)該區(qū)域的面積相差不大，且不能忽略。這部分面積沒(méi)有被充分利用，這是該波紋通道的一個(gè)需要改進(jìn)的地方。

d）各單元格內(nèi)熱流密度差異主要是發(fā)生在主通道中間范圍內(nèi)，在背風(fēng)面和迎風(fēng)面附近相差不大。

符號(hào)說(shuō)明

a—— 熱擴(kuò)散率，m2/sTW—— 濕球溫度，K

cp—— 比定壓熱容，J/(kg·K)TW0——— 進(jìn)口濕球溫度，K

Cps—— 水的比熱容，J/(kg·K)u—— 速度，m/s

Cμ——k-ε模型引入的紊動(dòng)黏度經(jīng)驗(yàn)系數(shù)u'—— 紊流脈動(dòng)速度，m/s

I—— 紊流強(qiáng)度u0—— 進(jìn)口初速度，m/s

k—— 紊動(dòng)能，m2/s2δij—— 克羅內(nèi)克爾符號(hào)

l—— 填料特征長(zhǎng)度，mλ—— 導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·oC)

p—— 壓力，Paμ—— 流體黏度，Pa·s

r—— 水的汽化潛熱，J/kgμt—— 紊動(dòng)黏度，Pa·s

Re—— 雷諾數(shù)ρ—— 密度，kg/m3

T—— 干球溫度，Kρs—— 水的密度，kg/m3

T'—— 紊流脈動(dòng)溫度，Kε—— 紊動(dòng)耗散率，m2/s3

T0—— 進(jìn)口干球溫度，KσT—— 紊流普朗特?cái)?shù)