【摘要】：翅片管式换热器虽然形成的年代较为久远,但其在石油化工、空调工程、制冷设备中依然是不可或缺的部件之一,一直受到国内外学者的关注。随着国民环保意识的增强,出现了新型环保高效的供暖设备——空气源热泵。本文所研究的翅片管式换热器就来源于某型的空气源热泵,研究不同换热管管型对翅片管式换热器传热性能的影响。本文利用CFD数值仿真技术,首先分析了在平直翅片类型下,三种不同管型(椭圆管、大尺寸圆管、小尺寸圆管)对换热器的流动热性和换热特性的影响;并在此基础之上结合波纹翅片与开缝翅片两种翅片类型,研究三种不同换热管管型对换热器的流动特性和传热特性的影响。本文基于ANSYS-CFX平台,利用热流固耦合分析方法,建立了四层套片管与三层空气流体耦合的数值计算模型。这种数值建模方法相比于常见的两层空气流体域与一层翅片耦合或两层翅片与一层空气流体耦合的数值建模方法相比,在边界条件上的设置更加的**,进而提高了数值模拟的**度。本文首先通过CFD数值模拟方法验证了 Wang(1996)的实验模型,在此基础上,又与Yaici(2014)的模拟结果相对比,本文所得的换热因子j与实验数据相比偏差在3.1%～5.7%,摩擦因子f的偏差在0.9%～6.3%;而Yaici中模拟所得的换热因子j与实验相比偏差在5.8%～21.7%,摩擦因子f的偏差在5.4%～14.1%,可见本文所采用的模拟方法的确要更**些。本文通过CFD数值模拟不同类型的翅片管式换热器,发现椭圆管在三种翅片类型中具有*小的尾流区域和压力损失,且在三种翅片类型换热器中空气流体在横掠椭圆管时具有*小的压力损失,因此椭圆管具有*小的管型阻力。本文研究分析9种类型的翅片管式换热器的换热特性,发现三种类型翅片均在椭圆管处具有*均匀的温度变化;在三种类型翅片换热器中,虽然椭圆管换热器的传热量和换热系数要低于大尺寸圆管,但区域优化因子j/f在三种翅片类型换热器中是*高的,因此椭圆管类型的换热器具有更好的传热性能。根据（火积）耗散原理,在换热器传热过程（火积）耗散越大,换热器的综合传热性能越好。在9种类型翅片管式换热器中开缝翅片-椭圆管换热器具有*高的（火积）耗散,相比于平直翅片-小尺寸圆管要高72.4%～133.5%,因此开缝翅片-椭圆管换热器具有*好的传热性能,并且椭圆管在三种翅片类型的换热器中均具有*高的（火积）耗散,具有*好的换热特性。根据（火积）耗散原理,可以得到翅片管式换热器对流换热的热阻。在9种类型的翅片管式换热器中,开缝翅片-椭圆管具有*小的热阻,且在三种类型翅片换热器中椭圆管均具有*小的热阻,这也说明了开缝翅片-椭圆管具有*好的传热性能,且椭圆管在三种类型的换热器中均具有*好的传热性能。