0 引言

涡流发生器于1947年被美国联合航空公司提出，是以某一安装角垂直安装在机体表面上的小展弦比小机翼，现已广泛应用于航空、流体、机械、冶金化工、汽车、能源船舶等方面。随着科技的进步，以及节约资源与能源使用的紧迫性，并根据在20世纪70年代世界性能源危机的出现，科学界和工业界对工业设备的换热和减阻有了更高要求，以此来缓解能源危机，强化传热技术和流动控制研究成为研究热点。

本文介绍了涡流发生器的分类，及其近年来在强化传热和流动控制等方面的新应用和新技术，主要包括强化传热技术在工业换热设备中的应用，流动控制减阻在动力机械中的应用。此外，还提出了利用涡流发生器进行强化传热及流动控制等方面研究中存在的问题和发展方向。

whererepresent the desired angle,velocity,and acceleration of the active joint,respectively,while represent the actual angle,velocity,and acceleration of the active joint,respectively.The position control parameters kpand kdare

1 涡流发生器的分类

1.1 涡流发生器按应用形式分类

涡流发生器通过控制附面层流动分离，可分为主动型和被动型两种。主动型涡流发生器是指涡流射管，安装在易发生流动分离区域前方，根据流动工况来调节涡流射管射流速度，可以较好的实现主动流动控制。但被动型涡流发生器应用最为广泛，在特定工况下安装在特定位置，可以延缓附面层的分离达到降阻増升的效果[1]。

1.2 涡流发生器按尺寸大小分类

涡流发生器按大小分为三类：普通涡流发生器、亚附面层涡流发生器和微型涡流发生器。普通涡流发生器多布置于飞机外翼段，对附面层的分离控制效果较好，但带来的附加阻力相应增加，在非工况下阻力增加更为显著，因此研究较少。亚附面层涡流发生器和微型涡流发生器延迟附面层分离效果与普通涡流发生器相当，但流动阻力极大降低，受到广泛研究与应用[1]。

电机齿谐波对电源的影响：交流电机由于设计和制造工艺问题，运行时必然或多或少会有齿谐波，该类谐波频率集中在11、13、17、19谐次上，容易与LC滤波环节谐振，导致相应频段电源电压谐波超标，甚至使试验不能进行。

2 涡流发生器强化传热技术及应用

涡流发生器强化传热技术属于无源强化传热技术，在换热过程中除了输送传热介质的功率消耗外，无需其它附加动力[2]。流体通过涡流发生器产生的漩涡不断向下游移动，加强了主流区流体与壁面附近流体的混合，加强介质流体扰动，减小热阻从而起到强化传热的目的[3]。如今涡流发生器强化传热技术在电厂空冷换热设备和电子器件等得到普遍应用，达到了节能降耗的效果。

涡流发生器强化传热机理受到众多学者的研究，并取得了丰硕的成果。国外学者Fiebig[4]等将涡流发生器强化换热机理主要归结为：破坏并减薄边界层、产生旋流和二次流、强化主流区与边界区的热量交换，并且这一传热机理得到众多实验和数值模拟的验证。国内著名的过增元院士[5]等提出场协同原理近一步揭示强化传热机理，表明减小速度矢量与温度梯度之间的夹角是强化传热的有效措施，引导强化传热的进一步研究并为换热器等的优化设计提供理论依据。

国内外都十分重视强化传热的研究，涡流发生器强化传热是一种重要手段。在槽道、翅片管的翅片等安装涡流发生器已经被证明是一种有效的强化换热手段，英国Cal Gavin公司研制了一组延伸至管壁的远胚胎体组成的涡流发生器，可使侧管传热效率提高2～15倍，我国华中科技大学和重庆大学等对此有相类似的研究，并取得可喜的成绩。

  

图1 几种常见的涡流发生器Fig.1 Several common vortex generators

  

图2 涡流发生器配置示意图Fig.2 Vortex generator configuration diagram

3 涡流发生器流动控制研究及应用

流动控制是通过改变局部流动来调整流体的流动状况。涡流发生器能维持较长的层流附面层流动，减小流动阻力，因而在船舶、汽车减阻方面得到广泛应用。

综上可知，闭路电视系统检测技术是城市排水工程管道检测中的重要手段，能够为排水管道修复、改造等管理提供科学依据，提高城市居民用水安全性。在排水工程质量管理控制方面，施工企业必须重视闭路电视系统检测技术开发应用。在闭路电视系统检测技术应用方面，首先需要对这种技术应用优势与适用范围等进行分析，结合城市排水工程项目实际情况采取相应检测方案。

3.1 在汽车等交通工具上的研究及应用

如图2所示，单个涡流发生器主要参数有：安装位置、管径、射流管与流动方向所形成的前向倾斜角α、射流速度与主流速度之比、射流管与主流壁面所形成的侧向倾斜角β等，若涡流发生器为多个，还需考虑其个数和布置方式。

早期研究为减小空气流动阻力指明方向，近年来，通过涡流发生器减小汽车空气流动阻力取得了较大进步。2004年日本三菱汽车公司利用涡流发生器延缓汽车后背部的流动分离减小阻力，采用合适高度和排列方式的涡流发生器研究并证明：涡流发生器在减小阻力的同时，也能够减小汽车升力[8]。在国内，同济大学的“上海市地面交通工具风洞中心”在汽车减阻节能方面取得重大成果。

飞鱼是群集生活的鱼类。我们很难想象，飞鱼妈妈争先恐后地在同一片棕榈叶上产卵的情形该有多么混乱。不过很显然，飞鱼妈妈这样做肯定是有原因的。

汽车的空气流动阻力一直是研究的热点，研究表明：当车速达到80 km/h时，空气流动阻力占总阻力的50%左右，并且随着车速的增加，空气流动阻力也会相应增加[6]。因此，降低空气流动阻力是汽车节能的重要途径之一。1984年Ahmed研究发现：汽车在行驶过程中空气流动阻力主要集中在汽车尾部，其中约9%来自汽车前段，剩余的91%来自汽车尾部[7]；很明显，汽车的空气流动阻力主要取决于汽车的尾流结构。

3.2 在飞行器上的研究及应用

飞行器可以通过增加升力、减小阻力来提高飞行性能，涡流发生器是一种简单易行、效果显著、广泛应用的减阻增升技术。涡流发生器流动控制主要通过两种途径来减阻：利用层流附面层原有的低摩擦特性，延缓层流附面层向湍流转变，维持层流附面层的流动，或者采取措施使湍流附面层向层流转变，减小摩擦阻力。早期研究发现：在非设计（附面层不出现流动分离）工况下，涡流发生器会带来额外阻力；这一现象Broadley[9]等学者在涡流发生器流动控制试验中得到验证。早期的普通涡流发生器高度与当地附面层厚度相当，带来较大阻力损失；近年来，亚附面层涡流发生器和微型涡流发生器得到广泛研究，其高度仅为当地附面层厚度的1/5～1/10，具有良好的减阻效果，但升力增加相对较小。如美国C-130飞机采用尾鳍型涡流发生器布置在机尾使飞行阻力减小了3.5%.

4 强化换热及流动控制的综合研究与应用

在上文的叙述中，涡流发生器在强化传热、流动控制方面表现出色，但涡流发生器是加强流体扰动，破环边界层（附面层）来强化传热，而流动控制是维持层流附面层的流动，获得较小的摩擦阻力，两者是一对矛盾的存在。因而，在换热设备中通过涡流发生器使强化传热和流动控制的综合性能达到最佳，成为研究的热点，并希望通过研究以达到节能的目的。

我们说成本是放弃了的最大代价，而如果没什么可放弃的，也就不存在成本。沉没成本，就是指那些已经发生但不可收回的支出。当我们没办法再收回，没办法再放弃时，就不存在成本。凡是提到成本，我们一定是向前（未来）看，而不是向后（过去）看的。所以，沉没成本不是成本。

按20年直线折旧，残值率取5%，则电站综合折旧率为4.75%。经计算，每年折旧额为611.96万元（12 883.43万元×4.75%）。

张喜东、黄护林[10]对圆柱绕流双钝体强化传热和减阻研究发现：在Re=1 000时，通过选择合理的上游小直径钝体直径和位置，可使系统的换热增长量达22.3%～25%，且此时系统的流动阻力减小约40%；李晓伟[11]等对倾斜交叉间断肋片的板式换热器进行强化换热和减阻实验，在Re=800-1 500时，与连续肋片相比，其换热系数提高了5%～15%，并且压降减小了30%；表明钝体涡流发生器在强化换热的同时还能减小系统阻力。

（2）研究人员的研究方法日臻完美，大多采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法使数据结果更具说服力，但对一些相对理想的情况，搭建相应的实验台困难，只能靠FLUENT等进行仿真预测，造成数据结果不确定性较大。

5 存在的问题

涡流发生器在强化传热、流动控制方面有着巨大的应用前景，也取得了瞩目的成果，但仍存在许多不足之处。

如在教学“平行四边形”时，教师随便在黑板上画几个四边形，让学生从图形中寻找平行四边形和梯形。在学生寻找的时候，教师可以启发学生：“正方形是不是平行四边形？长方形是不是平行四边形？”有的学生认为不是，有的学生说是，这时候，教师就可以让学生在小组中讨论交流。在交流的过程中，教师可以把平行四边形“两组对边分别平行”的特点写在黑板上。通过学生们的充分交流，最终达成了一致，认为正方形也应该是平行四边形的一种，因为它的两组对边都是平行关系。这种数学知识的自主获得，充分体现了学生的学习潜力，挖掘了学生的学习能力。

（1）现阶段对强化传热、流动控制的研究大都只是定性分析，并未对大量的实验数据结果给出统一可行的公式，缺少定量分析。

涡流发生器强化换热和流动控制综合性能的提高，在换热器行业得到广泛应用，达到节能减阻的效果。

2.1由护士长带队,开展跨科宣讲。宣讲内容为消毒供应中心工作流程、制度、规范等,宣讲形式采用PPT和小视频,时间由临床科室来定,时长控制在30分钟以内。在不影响临床科室工作的前提下,计划每个科室分两个批次完成。

（3）在进行文献调研时发现：研究者利用FLUENT等软件进行模型仿真时，网格划分质量欠佳，由于前期网格划分对仿真结果具有重要影响，需要注意将网格结构化，在钝体绕流区域及钝体下游区域应给予适当网格加密。

（4）微型涡流发生器在机翼流动控制方面虽然减阻效果较显著，但对升力增加不大，以及在变工况控制时，主动式涡流发生器适应性不佳，应采取相关智能化措施增强适应性，并加大这方面的研究。

6 结语

近年来，涡流发生器在强化传热和流动控制等方面的应用主要包括强化传热技术在工业换热设备中的应用，以及流动控制减阻在动力机械中的应用等。本文对涡流发生器强化换热及流动控制的研究与应用作了简要介绍，并对存在的问题进行了分析总结。

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[3]唐新宜．矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究[D]．华南理工大学，2012．

[2]韩冰，徐之平．强化换热的方法及新进展[J]．能源研究与信息，2008，（04）：233-237．

[4]FiebigM． Vortices，generators and heat transfer[J]．TransactionsofInstitution ofChemicalEngineers，1998，76（2）：108-123．

[5]过增元，黄素逸．场强化协同原理与强化传热新技术[M]．北京：中国电力出版社，2003．

[6]冯振宇．应重视对汽车空气动力学的研究[J]．湖北汽车，1993，03：5．

[7]AHMED，S.R.，RAMM，G.and FALTIN，G．Some Salient Features of the Time-Averaged Ground Vehicle Wake.SAE Paper 840300，1984．

[8]Masaru KOIKE，Tsunehisa NAGAYOSHI and Naoki HAMAMOTO．Research on Aero-dynamic Drag Reduction by Vortex Generators[J]．Mitsubishi Motors Technical Review，2004，（16）：11-16．

制定完善乡村旅游各领域、各环节服务规范和标准，加强经营者、管理者、当地居民等技能培训，提升乡村旅游服务品质。提升当地居民旅游观念和服务意识，提升文明习惯、掌握经营管理技巧。鼓励先进文化、科技手段在乡村旅游产品体验和服务、管理中的运用，增加乡村旅游发展的知识含量。大力开展专业志愿者支援乡村行动，鼓励专业人士参与乡村景观设计、乡村旅游策划等活动。探索运用连锁式、托管式、共享式、会员制、分时制、职业经理制等现代经营管理模式，提升乡村旅游的运营能力和管理水平。

[9]Ian Boradley ，Kevin．P.Garry Eeffetiveness of Vortex Generator Position and Orieniation on Highly SwePt Wings，AIAA PaPer No.97-2319，1997．

[10]张喜东，黄护林．圆柱绕流中扰动体强化传热和减阻[J]．化工学报，2014，（02）：488-494．

[11]Li X.W.，Yan H.，Meng J.A.，Li Z.X.，Visualization of longitudinal vortex flow in an enhanced heat transfer tube[J]．Exp.Therm.Fluid Sci.，2007，31（6）：601-608．