摘要: 冲击射流由于其高的传热传质特性，广泛地应用于各个工程领域，例如，纸张和纺织品等的干燥、钢板和涡轮叶片以及高功率电子芯片的冷却等。影响冲击射流传热传质特性的参数有很多，对这些参数进行合理的优化设计，确保换热表面具有均匀和高效的换热效... 展开 冲击射流由于其高的传热传质特性，广泛地应用于各个工程领域，例如，纸张和纺织品等的干燥、钢板和涡轮叶片以及高功率电子芯片的冷却等。影响冲击射流传热传质特性的参数有很多，对这些参数进行合理的优化设计，确保换热表面具有均匀和高效的换热效果，对工业生产具有重要意义。 本文基于对单喷嘴冲击射流的数值研究，选择了适合反映冲击射流特点的湍流模型，建立了阵列式湍流冲击射流的数值模型。利用此模型计算得到靶面上对流换热系数分布及计算区域内的流场分布，研究了不同入口雷诺数(Re)、不同高径比(H/D)、不同束流间距与喷嘴直径比(L/D)、不同射流孔排列方式、不同出口方式以及不同靶面热边界条件对于阵列式冲击射流换热的影响。 由于冲击区域内速度变化剧烈，导致数值计算收敛性差，耗时长。本文分析评估了可用的数值方法，最终选择雷诺平均方程法，并采用二阶精度的迎风格式对流项方法与同位网格离散和联立耦合求解法，以确保同时达到模拟的准确性和计算的高效性。本文比较了标准k-ε模型、剪切运输(SST)k-ε模型和重整化群(RNG)k-ε模型对单喷嘴射流的模拟效果，结果表明RNG k-ε模型更符合实验数据。 对阵列式湍流冲击射流系统影响参数的数值研究表明，随入口Re增加，靶面换热效果增强，但二者并非呈线性关系，Re越高，提高Re的效果越弱；降低H/D可提高靶面平均换热能力，但过低时导致靶面换热不均匀；L/D较小时靶面换热不均匀，最佳的L/D应确保每个射流孔下方束流换热能力均达到单喷嘴射流最强换热能力时的尺寸；保证开口比相同的条件下，射流孔排列方式基本不影响靶面换热效果，但会影响换热均匀度；双边出口方式较单边出口方式更有利于废流排出，可提高换热效果和换热均匀度；靶面定热流时较定壁温具有更高的换热系数。 收起