图2分别显示了平直形翅片和锯齿形翅片换热器中距冷流体入口 7mm处截面的速度场分布。将流体速度达到入口处速度的99%处定义为边界层与主流区的分界处,本次计算中,冷热流体的入口速度分别为6.5m/s和1.64 m/s。可以清楚地看到流体在锯齿形翅片中的速度边界层比在平直形翅片中的速度边界层薄,说明了与平直形翅片相比,锯齿形翅片对增加流体扰动、破坏边界层具有明显的作用。

锯齿形翅片的温度场和速度场分布
图3a显示了锯齿形翅片中热通道中间截面处的温度场分布,可以看到交错排列的翅片使流体在流动方向上产生的热边界层总是不断被破坏,使得锯齿形翅片比平直形翅片拥有更好的换热效果。图3b显示了的中间截面处的速度矢量分布,从图中可以看到流体接近翅片时出现的分流,和流体离开翅片时在翅片尾部产生的微小旋涡。

局部换热系数和压力的变化趋势
从图 4a 中可以看出冷热流体的换热系数都是 随着温度的增加而增加(热流体沿Z轴正方向流动,冷流体相反),这说明流体的局部换热系数受温度的影响;冷热流体在入口附近的局部换热系数都相对较大,这是因为从入口到层流充分发展段之间的区域内,流体的热边界层比较薄,因而有较高的局部换热系数。热流体的局部换热系数大约是冷流体局部换热系数的两倍,这是因为热流体的Re数大约为冷流体Re的两倍。从图4b中可以看出流体的局部换热系数在相邻两排锯齿的交错面上出现突跃,这是因为流体受到翅片的扰动后边界层突然变薄,使流体在那里的换热突然增强。比较图4a和图 4b可以看到,相同情况下,锯齿形翅片的换热系数要大于平直形翅片的换热系数。从图5a中可以看到冷热流体的压力变化基本是线性的,在入口处变化较大,冷热流体的总压损大约在 250Pa和 75Pa。从图 5b中可以看到冷热流体的压力变化也呈现出锯齿状,在锯齿的交错面上流体的压力出现突降,这是因为翅片对流体的阻挡造成的,冷热流体的压损大约为 25Pa和 10Pa。