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摘要
对流换热系数是覆冰热平衡中的关键参数,其精确计算对于提高热平衡方程计算精度有很大作用。以往对于覆冰导线的模拟过程中,大都将覆冰导线等效为光滑圆柱处理,但过冷却液滴的冻结会引起覆冰形状差异和覆冰表面粗糙高度的大幅增加,从而能对覆冰导线表面换热特性的计算精度带来很大影响。针对硬雾凇覆冰表面工况,建立了包含表面粗糙高度的覆冰输电导线有限元模型,并采用流体力学数值模拟计算方法分析了覆冰导线表面粗糙高度对其换热特性影响。结果表明:覆冰导线表面粗糙高度将改变边界层内流体流态,加剧流体扰动,换热效果显著增强;在雷诺数为40 000时,与以往光滑覆冰模型相比,粗糙覆冰模型平均对流换热系数分别增长为原来的1.333、1.452、1.667倍;在相同情况下,新月形覆冰结构湍流程度整体略低于圆形覆冰结构,平均对流换热系数也小于圆形覆冰结构。
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