u、v和w分别为x、y和z方向的速度分量，m/s；

　　gx、gy和gz分别为x、y及z方向的重力加速度，m/s2，重力影响可忽略不计；t为时间，s；

　　cp为比定压热容，J(/kg·K)；

　　μ为流体黏度，Pa·s；

　　λ为导热系数，W(/m·K)；

　　ρ为流体密度，kg/m3；

　　T为温度，K；

　　p为压力，Pa。

　　因模拟为稳态过程，所以式中参量对时间的偏导数取0。

　　2)模型假设

　　本换热器为逆流式换热器，其外形尺寸为：1140×1940×3000mm，换热器材质依据进出口换热器的烟气温度，出入换热器壁温梯度排列原理和材料耐高温氧化温度排出管子材质选用：高温组前四排管Cr25Ni20；后七排管1Cr18Ni9Ti渗铝；低温组前六排管1Cr13渗铝；后五排管20#渗铝。管子排列为双行程，纵向22根，横向11根，在用FLUENT进行数值模拟时进行如下假设：

　　(1)若进行换热器整体数值模拟计算，对计算机硬件要求较高，考虑计算机硬件条件限制，故在不影响模拟结果的情况下，假设换热器每一纵向列的换热情况相同，取其中一列进行模拟研究。

　　(2)若换热器集气箱外形尺寸为圆形，会给数值模拟计算带来许多困难，故在不影响模拟结果的情况下，假设集气箱外形尺寸为矩形进行模拟研究。

　　基于以上两个假设，以1/11换热器为研究对象进行建模、划分网格、设定边界条件、选择计算模型。单列换热器烟气实体与空气实体如图2、图3所示。

　　3)模型选择

　　因湍流效应对流动与传热有一定的影响，故采用二方程模型[3]。采用分离变量法(Segregated)隐式(Impilci)t求解，保证收敛的稳定性；压力和速度解耦采用SIMPLE算法(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation)[4]；动量、能量以及湍流参量的求解采用二阶迎风格式(Second Order Upwind)[5]；质量及能量计算残差控制在10-4数量级。计算流体进口采用速度入口条件，给定流体流速、温度及相应的湍流条件；出口采用自由出口边界条件(outflow)；壳体壁面采用不可渗透、无滑移绝热边界，并给定换热管壁面温度；稳态不可压缩求解。因换热器中烟气与空气进行对流换热的同时，必然存在辐射换热，故采用Rosseland模型。

3.2模拟结果

　　1)边界条件的设定

　　(1)进口边界条件

　　空气入口：m＝0.185kg/s，t＝20℃

　　烟气入口：m＝0.255kg/s，t＝950℃

　　式中：m为质量流量，t为入口温度。

　　(2)出口边界条件

　　空气和烟气出口的压力均为1个大气压，0.1MPa。

　　(3)对称性条件

　　一般工业上应用的换热器，其换热管束的布置采用对称的管束布置方式。因此，换热器流体通道具有对称性。

　　2)模拟过程

　　FLUENT软件进行数值模拟时，不断进行迭代计算，具体迭代计算残差曲线如图4所示。

　开始迭代计算，期间进行了3次参数调整，在迭代8800次左右时，计算收敛，分析其残差曲线。计算结果处理成云图，便于直观分析。

　　3)模拟结果

　　经FLUENT软件数值模拟后得到1/11换热器流体速度、温度云图如图5～11所示。图中数值单位分别为m/s、K。

　　(1)x=0方向的速度、温度云图如图5、图6所示：