[0030] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0031] 实施例1
[0032] 如图1和2所示，一种基于肋根孔道射流的换热器，包括换热壁1和n片肋片。肋片2呈矩形。n片肋片沿换热壁1的长度方向依次等间隔排列。
[0033] 肋片2靠近换热壁1的一侧开设有一个或多个射流通道2-1。通常所开射流通道2-1的个数应当不影响肋根的导热能力，一片肋片的射流通道数量在4到10个最佳，具体按照肋片的大小尺寸确定。射流通道2-1沿着位于肋片2与换热壁1外侧壁交线依次等间距排列。射流通道2-1呈圆孔状。射流通道2-1的开口方向与换热壁1的轴线方向一致。肋片2的厚度以及相邻肋片2的间距均根据换热器的换热需求确定。肋片厚度与肋片间距之和，即为贴壁射流现象的射流方向距离。我们希望贴壁射流现象能改善肋片与换热壁管壁连接角落处换热薄弱的问题，肋片的厚度在满足相应效率的情况下应当越薄越好，使得射流层流边界层转捩的距离能尽可能覆盖肋片间距，强化换热。
[0034] 如图2所示，由于外界环境流体3与热交换存在温差，故产生对流现象，使得外界环境流体3流向换热壁1，并在肋片2根部的射流通道道2-1处汇聚。外界环境流体3通过射流通道道2-1将形成射流现象，并根据来流方向在换热壁1依次形成层流边界层3-1、过渡区3-2、湍流边界层3-3，本发明主要利用的是射流在管壁层流边界层3-1和过渡区3-2的转捩处较高的表面换热系数来提高换热效果。
[0035] 利用自然对流层流边界层转捩的实验关联式推导射流流向上的层流转捩的距离以及射流通道2-1的直径。换热壁长度方向上相邻两片肋片的间距x＝3xc；射流通道2-1的直径 射流通道2-1为圆孔，所以d为孔径。
[0036] xc为边界层层流转捩之前的距离，其满足方程式(1)；
[0037]
[0038] 式(1)中， q＝qtotal-qcond-qrad；△T＝Twall-Tjet； g为重力加速度；αv为体胀系数，在环境流体理想的情况下与温度变化的倒数成正比；；v为外界环境流体的运动粘度；λ为外界环境流体3的热传导系数；qtotal为总热流密度；qcond为热传导损失的热流密度；qrad为辐射损失的热流密度；Tjet为外界环境流体3的温度，Twall为换热壁的温度。Pr为普朗特数，外界环境流体3为空气的情况下取0.71；S1、S2分别为肋片的侧面面积、肋片与换热壁连接处的截面面积；如果单片肋片连接m个换热壁1(即蛇形的热交换管的多次穿过同一肋片)，则在原有的S2基础上乘以m，它们的比值作为修正因子对式(1)进行修正。
[0039] 前述的Gr为无量纲的格拉晓夫数，在这里起到同雷诺数相当的作用Re＝f(Gr)，Gr的表达式根据贴壁射流现象边界层层流转捩的临界雷诺数Rec推导得到，推导中Rec的取值为105～106，优选5×105。hxavg为贴壁射流现象的平均表面换热系数；q为热流密度，这里等于总热流密度减去热传导以及辐射损失的部分。
[0040] 在一个确定的热交换环境中，在肋片的大小样式不变的情况下，可以根据热交换环境中Tjet、Twall以及q的数值，确定相邻两片肋片的间距x、射流通道2-1直径d的大小，进而使得肋片与换热壁之间的贴壁射流现象更明显。
[0041] 该基于肋根孔道射流的换热器的换热方法如下：
[0042] 换热壁中通入温度高于环境温度的换热介质1-1；换热介质1-1为气体或液体。换热介质1-1的热量通过换热壁传递到肋片上，进而升高外界环境流体的温度。
[0043] 如图1和2所示，当外界环境流体产生对流，流向两个肋片组之间时；来流流体在肋片根部的汇聚，汇聚的流体通过射流通道2-1形成贴壁射流。贴壁射流的射流初始阶段，近壁面处会出现一个层流边界层向湍流边界层转捩的过程，此时壁面的表面换热系数会很大；该表面换热系数大的部位将明显提高换热效率。
[0044] 以下通过模拟仿真对实施例1提高换热效率的作用进行论证：
[0045] 取肋片厚度为2mm，肋片高度为40mm，射流通道2-1直径为0.5mm。设置外界环境中的来流气体流速为0.1m/s，来流速度方向与肋高方向一致。设置实验组和对照组；实验组与对照组的肋片区别仅在于是否设置有射流通道2-1。
[0046] 实验组与对照组的流场分布云图如图5所示；图5中，上侧的白色部分为实验组中的肋片，下侧的白色部分为对照组的肋片。可以看出，实验组的射流通道2-1处的流速明显增大，有明显的贴壁射流现象。
[0047] 实验组与对照组在肋片的肋高方向(即垂直换热壁的方向)上，温度分布曲线图如图3所示；图3中，横坐标越大表示越靠近换热壁，实线对应有射流通道2-1的实验组，虚线对应没有射流通道2-1的对照组；可以看出，在外界环境的不同位置处，实验组的温度均高于对照组，温度衰减的趋势相比于对照组降低了8％。；这证明了本发明开设的射流通道2-1有效提升了换热器的换热效率。
[0048] 实验组与对照组在肋片的排列方向(即换热壁的轴向)上，两块肋片之间的表面换热系数曲线图如图4所示；图4中，横坐标的0.06处对应其中一块肋片的根部，纵坐标越大表示越远离该肋片，实线对应实验组，虚线对应对照组；可以看出，实验组在肋片根部处的表面换热系数远大于对照组在肋片根部处的表面换热系数；虽然实验组在远离肋片处的表面换热系数低于对照组在远离肋片处的表面换热系数，但由于换热器的换热主要集中在肋片上故，这一现象对换热效率的改变影响较小；这进一步证明了本发明开设的射流通道2-1有效提升了换热器的换热效率。
[0049] 实施例2
[0050] 如图6所示，一种基于肋根孔道射流的换热器，包括换热壁1和肋片2。换热壁1呈管状。肋片2呈环形。多片肋片2沿换热壁1的长度方向依次等间隔排列。
[0051] 肋片2靠近换热壁1的一侧开设有k个射流通道2-1。通常所开射流通道的个数应当不影响肋根的导热能力，一片肋片开孔的数量在4到10个最佳，具体按照肋片的大小尺寸。同一肋片上的k个射流通道2-1沿换热壁1的周向均布。射流通道2-1呈方孔状。射流通道2-1的开口方向与换热壁1的轴线方向一致。肋片2的厚度以及相邻肋片2的间距均根据换热器的换热需求确定，属于现有技术。
[0052] 换热壁长度方向上相邻两片肋片的间距x＝3xc；射流通道2-1的直径射流通道2-1为圆孔，所以d为孔径。xc满足实施例1中的方程式(1)。由于射流通道2-1为方形，所以d为等流量当量直径。
[0053] 实施例3
[0054] 如图7所示，一种基于肋根孔道射流的换热器，包括换热壁1和肋片2。换热壁1呈管状；肋片2呈矩形。肋片2的长度方向沿换热壁1的轴向设置。多片肋片2沿换热壁1的周向均布(在图7中仅显示一片)。
[0055] 肋片2靠近换热壁1的一侧开设有依次间隔排列的多个射流通道2-1。通常所开孔道的个数应当不影响肋根的导热能力，一片肋片开孔的数量在4到10个最佳，具体按照肋片的大小尺寸。射流通道的出口方向平行于换热壁1的轴线。射流通道与肋片2的两侧均连通。射流通道通过对换热壁1进行冲压得到；同一肋片上相邻的两个射流通道位于肋片的相反侧。肋片2的厚度以及相邻肋片2的间距均根据换热器的换热需求确定，属于现有技术。
[0056] 本实施例中外界环境流体3的流动方向如图7所示，外界环境流体3的方向平行于肋片侧面。
[0057] 利用自然对流层流边界层转捩的实验关联式推导射流流向上的层流转捩的距离以及射流通道2-1的直径。同一肋片上相邻两个射流通道的间距x＝3xc；射流通道2-1的直径 射流通道2-1为圆孔，所以d为孔径。
[0058] 在本实施例中，同一肋片上相邻两个射流通道的间距x＝3xc；射流通道2-1出口处的直径 由于这里的孔道形状不规则，故此处的直径d指等流量当量直径。xc为边界层层流转捩之前的距离，其满足方程式(1)；
[0059]
[0060] 式(1)中， q＝qtotal-qcond-qrad；△T＝Twall-Tjet；g为重力加速度；αv为体胀系数，在环境流体理想的情况下与温度变化的倒数成正比；v为外界环境流体的运动粘度；λ为外界环境流体3的热传导系数；qtotal为总热流密度；
qcond为热传导损失的热流密度；qrad为辐射损失的热流密度；Tjet为外界环境流体3的温度，Twall为换热壁的温度。Pr为普朗特数，外界环境流体3为空气的情况下取0.71。在这里肋片与换热壁工作面积的比值对实施例3的影响较小所以不必考虑。
