3、改性扭带插入物：几何无量纲参数的意义

改性扭带插入物：几何无量纲参数的意义

1. 引言

在当今世界，能源的有效利用备受关注。为实现这一目标，提升各类设备的性能至关重要。热交换器在众多领域广泛应用，如热力、核能、太阳能发电厂、制冷与空调、石油精炼、航空、航天器、汽车、食品加工、化工、化妆品行业以及余热回收系统等。提高热交换器的效率，能显著提升相关系统的性能。

研究人员提出了多种增强热交换器性能的技术，主要包括被动、主动和复合技术。主动技术借助外部能源来增加热传递，例如射流冲击、表面振动和使用静电场；而被动技术无需外部能源，如表面改性、使用旋流装置、采用不同类型的粗糙元件以及使用纳米流体等；复合技术则结合了两种或多种主动/被动技术。

在众多技术中，在热交换器管内使用扭带是一种重要的被动热传递增强技术。扭带插入物通过产生旋流、增加流速以及提供更长的流动路径来提高热传递效率。此外，根据管壁与扭带边缘的接触情况，微小的翅片效应也有助于增强热传递。扭带插入物广泛用于产生旋流，其性能提升取决于所采用的管道类型。

2. 各种几何无量纲参数

不同研究人员在文献中报道了多种几何无量纲参数（GNDP），以下详细介绍各参数的基本定义、对性能的影响以及物理解释。这些表达式在规定的雷诺数范围内有效，且主要讨论的是湍流区域的情况。
- 扭率（y/w） ：定义为节距长度（y）与带材宽度（w）的比值，在确定各种扭带的性能方面起着关键作用。实验中使用的扭率范围通常在1到15之间，对于普通带材，扭率为无穷大。扭率的减小会显著提高扭带的性能，这是因为随着扭率的减小，传递到管壁的旋流强度增加。
- 扭转角（θ） ：指带材在经过一定深