带扭曲插入结构的扩管换热强化装置

本装置针对换热器换热效率提升需求开展三维结构设计，核心采用扭曲形态的插入式扩管结构，建模阶段先完成基础流道的曲面搭建，精准控制扩管段的扩张角度与扭曲段的导程参数，确保结构在流道内可对换热介质形成持续的扰流作用，避免介质在近壁面形成流动滞止层，以此强化壁面与介质间的热量传递效率。建模过程中对插入结构与管壁的配合间隙做了精细化参数设定，既保证结构可顺利装入换热管内部，又避免间隙过大形成流动死区，同时对扭曲段的表面纹理做了细节建模，模拟实际加工形成的微观粗糙结构，进一步提升近壁区的湍流强度。渲染阶段采用流体仿真可视化的呈现方式，通过速度云图直观展示介质流经扭曲扩管结构时的流速分布变化，从入口段的均匀层流状态，经过扭曲结构的导流扰动后，流场内部形成多尺度的涡旋结构，不同流速层的介质充分混合，大幅提升换热过程的均匀性，避免局部过热或换热不足的问题。材质设定上，主体结构采用换热设备常用的金属材质，赋予结构表面符合金属加工特性的哑光金属质感，同时对流道内的介质区域做半透明的可视化处理，清晰展现内部流场的分布特征。设计思路围绕无源强化换热技术展开，无需额外输入外部能量，仅通过管内插入结构的形态优化改变介质流动状态，在不显著提升流动阻力的前提下最大化换热系数，适配各类管壳式换热器的换热管改造需求，扭曲结构的连续曲面设计可避免介质流动过程中出现明显的阻力突变，降低结构带来的额外泵功消耗，扩管段的设计可在结构入口处形成适度的流速提升，配合后续扭曲段的扰流作用，实现沿程换热能力的均匀强化，结构整体采用一体化建模思路，可直接适配后续的加工制造与流体仿真验证，为换热器的换热性能优化提供可落地的结构方案。