精密成形工程

作者：云红杰, 陈大勇, 刘劲松, 龙海生, 宋鸿武, 张士宏, 陈传来, 褚晓光

单位：1.沈阳理工大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110159; <br>2.中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心, 沈阳 110016; <br>3.常州润来科技有限公司, 江苏 常州 213149; <br>4.富奥汽车零部件股份有限公司散热器分公司, 长春 130013

关键词：内螺纹管,换热性能,流体仿真,参数优化,换热理论

基金：辽宁省教育厅基本科研项目（LJKMZ20220591）;中国科学院国际合作项目（172GJHZ2022054GC）;常州市领军型创新人才引进培育项目（CQ20220057）

目的 针对强化传热机理和微小齿形参数复杂导致的内螺纹管的传热性能评测较难、成本较高这一问题,借助理论计算与流场仿真改进管材换热性能,研究齿形参数对换热系数的影响规律,为管材的参数设计提供依据和指导。方法 基于Cavallini换热理论,结合Python语言编写的自主计算程序,通过设定各项物性参数,定量计算了换热系数随齿数、齿高、螺旋角、齿顶角在一定范围内的变化结果;建立了管材的三维模型,针对内螺纹管的流固接触区域,采用耦合方法对其进行六面体网格划分,使用流场仿真软件对光管、现有内螺纹管、改进后的内螺纹管进行管内换热模拟,在一定流动条件下,对比了不同管材结构的换热效果。结果 理论模型与模拟结果均表明,通过合理调整管材的结构参数,与光管相比,内螺纹管的换热性能提升了接近3倍。改进后的内螺纹管相比于现有内螺纹管换热性能提升了4.69%。结论 所提出的增大螺旋角、减小齿高和齿顶角的优化逻辑可以在一定范围内提升内螺纹管的换热性能,同时对内螺纹管的参数改进有一定的参考价值。

来源：2025年第10期

《精密成形工程》期刊编辑部

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