理后，相邻的板片相互贴合接触形成触点。板片与板片之间具有一定的间隙，因此所形 成通道即为流体流经的区域。流体介质从端板的角孔流入，随后流入板片间的流体通道。 板式换热器的大致结构如图 1-1 所示。   

图 1-1 板式换热器结构示意图

板片所夹的空间供流体流动，冷、热流体沿着各自流道交错流动，并通过两流体间 的板片进行热量交换。板式换热器的换热原理如图 1-2 所示。 

图 1-2 板式换热器换热原理示意图

1。2。2  板式换热器板片形式

板片是板式换热器中最基本、也是最重要的传热元件，它是冷、热流体的换热产生 的地方。近年来，人们为了寻求高换热效率、流动阻力低、承压力大的板片，设计了各 式的波纹板片。发展至今，板片的形式主要有人字形波纹板片、水平平直波纹板片和斜 波纹板片这三种[3]。业界一般认为，人字形波纹板片流道内截面变化大，对流体会产生 比较大的扰动，因而传热效率较高。在如今在板式换热器领域中，应用最为广泛的板片 形式即为人字形波纹板片。 

1。3  国内外板式换热器研究现状

1。3。1  国外板式换热器研究的进展

1。3。2 国内板式换热器研究的进展

1。3。3 数值模拟和 CFD 软件简要介绍

数值模拟，或称为计算机模拟，是通过利用计算机来进行对模型的数值计算并且在 相应的界面上显示计算结果的方法，进而完成对某项工程问题以及其他相关问题的研究。

随着 CAD 和 CAE 技术的快速发展和当下计算机技术的普遍应用，数值模拟分析在解决工 程上各类实际问题发挥着越来越重要的作用。 文献综述

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics ，CFD）是一门融合了流体力学、数 值数学、计算机学的交叉科学。其技术应用在现今的工业领域已不可忽视，尤其在面对 较为复杂、甚至无分析解的问题时，CFD 技术的解决方案颇为有效[18]。自然界中所有流 体流动现象都能用两个方程来做出描述，它们是连续性方程（即质量守恒方程）和纳维

-斯托克斯方程（即动量守恒方程）。利用计算机进行数值模拟研究与一般的实体实验研 究和纯理论分析都不同，它大大拓展了研究范围，并且有可以通过一定的界面清晰地表 现出分析结果这一特色[19]。 

CFD 软件一般可以推出多种优化物理模型，譬如流体的定常和非定常流动等等。针 对每一种物理问题的流动状况，它都有其适合的数值解法可供用户选择使用。CFD 软件 一般由前处理、求解器计算及后处理三个部分构成。前处理软件例如 GAMBIT、ICEM、 GRIDGEN 以及其他三维建模软件，由它们建立和完成研究对象的几何模型、边界条件 设置及网格划分，为后续的一系列求解和分析奠定基础。在 CFD 的求解及后处理工具 方面，最常见就是由 ANSYS 公司出品的 FLUENT 软件，它能将导入后的模型按一定的 算法进行多次迭代计算及分析，同时其操作界面十分友好，极大省去了研究者原本花费 在重复计算劳动上的时间。FLUENT 软件采用了多种求解方式及多重网格计算模式，在 现今的 CFD 软件中能够达到最快的计算速度和计算精度。利用 FLUENT 软件模拟的一 般流程，如图 1-3 所示。 

图 1-3 FLUENT 软件模拟流程

1。4 本文的主要内容

本课题是基于计算机数值模拟技术以及在掌握板式换热器换热机理的基础上，对板 式换热器进行的数值模拟分析研究。本文所研究的对象为人字形波纹板式换热器，所使 用的数值模拟工具为 ANSYS 公司旗下的 CFD 软件 FLUENT 6。3 以及其前处理建模软件 GAMBIT 2。4。本文的研究主要由下列步骤来进行： 来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-