基于FLUENT的渦流管內部場的數值模擬及旋流流動分析

（內蒙古科技大學 能源與環境學院，內蒙古包頭 014010）

關鍵字：數值模擬；渦流管；壓力場；溫度場；流場

0 引言

渦流管也稱蘭克·赫爾胥管，是一種只需高壓流體便能完成制冷、制熱的微型設備［1］。由于其獨特的運行特點，已在制冷領域、生物領域、石油化工領域、真空領域及海水淡化方面得到廣泛應用［2-4］。渦流管內部流動及其復雜，因此理解渦流管內速度場、壓力場及溫度場的分布是拓展渦流管應用的基礎。

近年來，計算流體力學已廣泛應用于渦流管的性能及速度場、壓力場、溫度場分析［5-7］。相比渦流管實驗研究，數值模擬方法可以節約材料、節省時間、系統性地分析實驗中無法測量的渦流管內部三維流場、壓力場的分布規律。何麗娟等［8］以CO2為工質，在數值模擬的基礎上研究了渦流管軸向、切向速度分布以及冷孔板直徑與冷流率之間的關系。李文超［9］利用FLUENT進行數值模擬，研究了入口溫度、入口壓力以及冷氣流率對渦流管性能的影響規律。胡卓煥等［10］以高壓氣體為工質，在數值模擬的基礎上，研究了不同渦流室內徑的渦流管冷熱分離效應。現有渦流管的研究中，多集中在探究渦流管的工作參數對其性能的影響，然而不同工質在渦流管中能量分離效應也不盡相同［11］，學者們多采用CO2、空氣、氮氣為工質，制冷工質的研究鮮有報道。R41的ODP（臭氧消耗潛能）為0，而且GWP（全球變暖潛能）僅為92，有明顯的環境友好性，且R41的摩爾質量比較大，制冷性能比較好。目前將R41作渦流管的工質進行研究。……