热交换器数据指定参考

热交换器数据指定方法

UAL 多项式

此多项式选项假设 UAL 是冷流速 $v$ 的函数（对于基础双流体选项），以及冷流体质量流率的函数（对于实际流双流体选项）。

通过选择 UAL 多项式节点，可以指定已知的多项式。以下示例说明了在 $v=100\frac{kg}{s}$ 范围内定义的函数 $UAL=0.1+0.2v+0.3v^2$ 的指定 $v=1000\frac{kg}{s}$

UAL 表

此选项假设局部热传递系数 UAL 是冷流速表（对于基础双流体选项）或冷流体质量流率表（对于实际流双流体选项）。

如果已知冷流体的局部网格单元速度，则 UAL 通过从此表中插值确定。UAL 表必须包含两列表示冷流体速度和 UAL 的数据。该表必须按速度的升序排列。

UAG 表

此选项假设整个热交换器中的总热传递系数 $UAG$ 为热流体质量流率某个值的冷流体质量流率（例如，来自实验源）表。

UAG 是指整个热交换器的全局（或）总热传递系数，G 表示“全局”。

UAG 表先转换为 UAL 表（即：对于 UAG 表的每一行，系统将计算一个 UAL），最终用于计算热交换器区域每个网格单元的局部热传递系数，从而计算能量方程的能量源。

为了根据 UAG 计算 UAL，使用基础双流体选项时，该模拟将在考虑冷热流体之间的热平衡并保留整个热交换器中的总传热率的情况下，对线性代数方程组进行求解。

使用实际流双流体热交换器选项时，该模块将使用实际模拟中的冷热流体温度根据 UAG 来计算 UAL，因此不必对任何线性方程组进行求解。

使用基础双流体热交换器选项时，UAL 表将在第一次迭代时根据 UAG 表计算得出，并对模拟的其余部分保持不变（除非用户更改 UAG 表的任何属性）。任何此类更改均会触发重新计算 UAL 表。

使用实际流双流体热交换器选项时，当热交换器区域内的局部冷热流体温度收敛时，UAL 表将在求解器每次迭代时重新计算。

通过使用计算得出的 UAL 表，对于给定的冷流体局部速度，基础和实际流选项将为 UAL 中的热交换器区域的每个网格单元插入 UAL 值。稍后，此 UAL 可用于分别为冷热流体束的能量方程计算局部能量源或能量汇。

Q 表

此选项假设整个热交换器中的总热传递系数 $Q$ 为热流体质量流率某个值的冷流体质量流率（例如，来自实验源）表。

用户提供的 Q 表先使用以下表达式内部转换为 UAG 表：

$UAG=\frac{Q}{T_{hot}^{inlet}-T_{cold}^{inlet}}$

其中， $T_{hot}^{inlet}$ 和 $T_{cold}^{inlet}$ 分别为试验台的热流体温度和冷流体温度，二者均已指定为 Q 表的属性。

Q 表转换为 UAG 表之后，系统将按 UAG 表部分中所述计算局部热传递系数 (UAL)。

Q Map

Q Map 为 Simcenter STAR-CCM+ 提供了一系列曲线。通过这些曲线，可计算局部热传递系数 UAL。

Q Map 中的一组曲线将为固定冷流体质量流率 $m_{cold}$ 和变化热流体质量流率 $m_{hot}$ 提供 UAL 值。这些曲线与其他为变化 $m_{cold}$ 和常数 $m_{hot}$ 提供 UAL 值的曲线相交。

使用的方法需要一组完全相同的 $m_{cold}$ 值来对应于每个 $m_{hot}$ 值。例如，对于此方法，下表正确：

$m_{cold}$	$m_{hot}$	$Q$
1.02	4.01	10
2.01	4.01	20
1.02	8.03	30
2.01	8.03	40

但是下表不正确，因为 $m_{cold}$ 和 $m_{hot}$ 值出现了微小的变化：

$m_{cold}$	$m_{hot}$	$Q$
1.01	3.99	10
2.01	4.01	20
1.02	8.03	30
1.98	7.999	40

因此，有时需要对此表的输入数据执行微调和插值。

UAL Map

此方法仅可用于实际流双流体热交换器选项。

UAL Map 用于映射曲线（ $m_{cold}$ 、 $m_{hot}$ 和 ${UA}_l$ ），以便在多个热交换器曲线可用时直接指定 UAL。此选项要求指定一个包含 $m_{cold}$ 、 $m_{hot}$ 和 ${UA}_l$ 的表。即：指定冷热流体的质量流率，而不是速度。如果已知两个流体的速度，则可将速度乘以平均密度和入口流面积的积，从而创建 UAL Map 表。

体积 UAL 表

此选项是 UAL 表选项的变化形式，接受体积形式（以诸如 W/K-m^3，而不是 W/K 为单位）的输入。它仅可用于实际流双流体热交换器选项。

输入表

除 UAL 多项式以外的所有方法均使用输入表。这些表可以通过工具节点导入模拟中。导入后，可以在方法节点中选择输入表。以下屏幕截图显示了为 UAL 表值节点选择的 ualTable。

属性查找

下表显示不同的输入方法使用了哪些属性。

使用以下缩写：

• UP = UAL 多项式
• UalT = UAL 表
• UagT = UAG 表
• QT = Q 表
• QM = Q Map
• UM = UAL Map
• VT = 体积 UAL 表

标有 A 的条目仅适用于实际流双流体选项。标有 B 的条目仅适用于基础双流体选项。

仅当输入表列为无单位时，才使用热传递单位属性。如果在用于 Q Map 或 Q 表格时，在列标题上为 Q 值指定单位，则必须输入功率单位，例如 W。对于 UAL 和 UAG，可将列中的单位指定为功率/温度，例如 W/K。由于只能为热传递单位属性选择功率单位，所以如果该列对于 UAL 或 UAG 列为无单位，则转换中使用的相应温度必须采用 SI 单位，即开尔文。