Abstract Longitudinal vortices generated by winglet type vortex generators mounted on fin surface improve fluid mixing with disruption of boundary layer growth, which results in convective heat transfer enhancement. The present study reports the three-dimensional numerical investigation of airflow through heated fin-tube heat exchangers in presence of common flow down configured rectangular winglet pairs (RWPs) for staggered arrangements of circular tubes. It is well known that the thermal performance of a fin-tube heat exchanger is majorly influenced by various locations of winglets corresponding to tube centre. Henceforth, fluid flow and heat transfer characteristics of different possible RWP locations concerning each tube are examined. Further, for higher performance, a search for an effective angle of attack ranging from 15° to 60° is also performed for optimized locations. The effect of different inlet flow conditions is also investigated for Reynolds number ranges from 2000 to 10,000. Thermohydraulic performance is studied by considering Nusselt number, friction factor, secondary flow intensity and thermal performance factor. Irreversibilities due to RWPs are analysed by calculating the entropy generation rate due to viscous and heat transfer effects. Obtained results illustrate that the selection of promising RWP locations plays a vital role in improving thermal performance. The relationship between heat transfer, secondary flow and irreversibility parameters are also reported.

中文翻译：

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存在矩形小翼对的交错管式翅片管换热器热性能分析

摘要 安装在翅片表面的小翼型涡流发生器产生的纵向涡流改善了流体混合，破坏了边界层的生长，从而增强了对流传热。本研究报告了在存在常见向下流动配置的矩形小翼对 (RWP) 的情况下，通过加热翅片管换热器的气流的三维数值研究，用于圆管的交错排列。众所周知，翅片管换热器的热性能主要受管心对应的小翼不同位置的影响。此后，将检查与每个管相关的不同可能 RWP 位置的流体流动和传热特性。此外，为了获得更高的性能，搜索范围从 15° 到 60° 的有效攻角也可用于优化位置。还研究了雷诺数范围从 2000 到 10,000 时不同入口流动条件的影响。通过考虑努塞尔数、摩擦系数、二次流动强度和热性能系数来研究热工水力性能。通过计算由于粘性和传热效应引起的熵生成率，分析了由 RWP 引起的不可逆性。获得的结果表明，选择有希望的 RWP 位置在提高热性能方面起着至关重要的作用。还报告了传热、二次流和不可逆参数之间的关系。还研究了雷诺数范围从 2000 到 10,000 时不同入口流动条件的影响。通过考虑努塞尔数、摩擦系数、二次流动强度和热性能系数来研究热工水力性能。通过计算由于粘性和传热效应引起的熵生成率，分析了由 RWP 引起的不可逆性。获得的结果表明，选择有希望的 RWP 位置在提高热性能方面起着至关重要的作用。还报告了传热、二次流和不可逆参数之间的关系。还研究了雷诺数范围从 2000 到 10,000 时不同入口流动条件的影响。通过考虑努塞尔数、摩擦系数、二次流动强度和热性能系数来研究热工水力性能。通过计算由于粘性和传热效应引起的熵生成率，分析了由 RWP 引起的不可逆性。获得的结果表明，选择有希望的 RWP 位置在提高热性能方面起着至关重要的作用。还报告了传热、二次流和不可逆参数之间的关系。通过计算由于粘性和传热效应引起的熵生成率，分析了由 RWP 引起的不可逆性。获得的结果表明，选择有希望的 RWP 位置在提高热性能方面起着至关重要的作用。还报告了传热、二次流和不可逆参数之间的关系。通过计算由于粘性和传热效应引起的熵生成率，分析了由 RWP 引起的不可逆性。获得的结果表明，选择有希望的 RWP 位置在提高热性能方面起着至关重要的作用。还报告了传热、二次流和不可逆参数之间的关系。