Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh với các lá cánh (Plate-Fin Heat Exchanger - PFHE) đóng vai trò then chốt trong các hệ thống nhiệt công nghiệp hiện đại, bao gồm kỹ thuật hóa chất, công nghiệp dầu khí, quá trình hóa lỏng khí tự nhiên (LNG), hệ thống tản nhiệt động cơ và sưởi/điều hòa không khí (HVAC) trên ô tô, hệ thống điều hòa - làm mát hàng không vũ trụ, cũng như kỹ thuật đông lạnh sâu. Trong các ứng dụng kỹ thuật này, yêu cầu tối ưu hóa khả năng truyền nhiệt đồng thời giảm thiểu thể tích và khối lượng của thiết bị là bài toán kỹ thuật trọng tâm.

Các phương pháp nghiên cứu truyền thống dựa trên phân tích lý thuyết thuần túy hoặc đo đạc thực nghiệm thường gặp hạn chế do chi phí đầu tư trang thiết bị, vật liệu cao và khó thu thập đầy đủ các thông số vi mô của trường dòng chảy. Việc ứng dụng phương pháp mô phỏng số động lực học chất lưu (Computational Fluid Dynamics - CFD) thông qua nền tảng ANSYS Workbench cho phép phân tích chi tiết phân bố vận tốc, áp suất và nhiệt độ bên trong kênh dẫn, từ đó đánh giá chính xác tác động của các cấu hình lá cánh tạo dòng xoáy đến hiệu suất trao đổi nhiệt.

Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu trọng tâm của đề tài là khảo sát cấu trúc dòng chảy và sự truyền nhiệt trong kênh trơn và kênh có bố trí các lá cánh tạo dòng xoáy; đánh giá đặc tính thủy lực và đặc tính nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh dưới ảnh hưởng của các cấu hình hình học khác nhau và các chế độ vận tốc làm việc.

Nhiệm vụ nghiên cứu: Văn bản xác định 5 nhiệm vụ cụ thể của đề tài:

  1. Tính toán các thông số truyền nhiệt và thủy lực theo cơ sở lý thuyết.
  2. Thiết lập mô hình và thực hiện mô phỏng số dựa trên các thông số ban đầu bằng phần mềm chuyên dụng.
  3. So sánh và đánh giá kết quả thu được từ mô phỏng CFD với kết quả tính toán lý thuyết và số liệu trong bài báo khoa học tham chiếu.
  4. Khảo sát, so sánh đặc tính dòng và đặc tính truyền nhiệt giữa thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh trơn và thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh có lá cánh tạo dòng xoáy bằng phương pháp mô phỏng số.
  5. Tổng hợp các đánh giá, thảo luận và đưa ra kết luận kỹ thuật.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh trơn và kênh có bố trí lá cánh tạo dòng xoáy; phương pháp mô phỏng số CFD và phần mềm ANSYS Workbench (phiên bản 19.2/2019).
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Lưu chất làm việc: Nước (chất lỏng đơn pha).
    • Chế độ dòng chảy: Dải số Reynolds ($Re$) dao động từ 200 đến 1600.
    • Vận tốc dòng chảy đầu vào ($U_{in}$): Khảo sát tại các giá trị 0,049 m/s; 0,098 m/s; 0,147 m/s; 0,197 m/s và 0,245 m/s.
    • Kích thước kênh khảo sát: Tiết diện hình chữ nhật có chiều rộng $a = 30\text{ mm}$ và chiều cao $b = 10\text{ mm}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình toán học

Nghiên cứu áp dụng các nguyên lý truyền nhiệt và cơ học chất lưu cơ bản kết hợp các mô hình toán học giải tích:

  • Ba cơ chế trao đổi nhiệt: Dẫn nhiệt trong môi trường rắn, đối lưu nhiệt giữa lưu chất và bề mặt thành kênh/lá cánh, bức xạ nhiệt.
  • Phương pháp chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (LMTD): $$\Delta T_{LMTD} = \frac{\Delta T' - \Delta T''}{\ln \left( \frac{\Delta T'}{\Delta T''} \right)}$$ Trong đó $\Delta T' = T_{h,i} - T_{c,i}$ và $\Delta T'' = T_{h,o} - T_{c,o}$. Trường hợp tỷ số $\frac{\Delta T'}{\Delta T''} < 2$, công thức sai số số học $\Delta T = \frac{\Delta T' + \Delta T''}{2}$ có sai số dưới 4%. Nhiệt lượng trao đổi tổng thể: $$Q_{conv} = \dot{m} \cdot C_p \cdot (T_{b,out} - T_{b,in}) = h \cdot A_t \cdot (T_w - T_l)_{LMTD}$$
  • Phương pháp hiệu số $\varepsilon - NTU$: Đánh giá hiệu suất trao đổi nhiệt $\varepsilon$ qua số đơn vị truyền nhiệt $NTU = \frac{h \cdot A}{C_{min}}$.
  • Các phương trình chuẩn số vô dung và tương quan nhiệt - thủy lực:
    • Đường kính thủy lực: $D_h = \frac{4A}{P}$ ($A$ là diện tích mặt cắt ướt, $P$ là chu vi ướt).
    • Số Reynolds: $Re = \frac{U_{in} \cdot D_h \cdot \rho}{\mu}$.
    • Số Nusselt ($Nu$) thực nghiệm cho cấu hình lá cánh tạo xoáy theo bài báo tham chiếu [2]: $$Nu = \exp(-0,6678) \cdot Re^{0,5631} \cdot \left( \frac{w_h}{w_w} \right)^{0,1005} \cdot \left( \frac{l_p}{t_p} \right)^{0,0248} \cdot \left( \frac{\alpha}{\beta} \right)^{-0,1418}$$ Trong đó: $w_h, w_w$ là chiều cao và chiều rộng lá cánh; $l_p, t_p$ là khoảng cách lá cánh theo sải dọc và sải ngang; $\alpha, \beta$ là góc gắn lá cánh theo chiều đứng và chiều ngang.
    • Hệ số truyền nhiệt đối lưu: $h = \frac{Nu \cdot k}{D_h}$.
    • Tổn thất áp suất theo công thức Darcy-Weisbach: $\Delta P = \rho \cdot g \cdot H_{loss}$ với $H_{loss} = f \cdot \frac{L}{D_h} \cdot \frac{U^2}{2g}$.
    • Hệ số ma sát Darcy ($f$) khi chảy tầng trong kênh tiết diện chữ nhật: $f = \frac{X}{Re}$. Với kích thước kênh $a = 30\text{ mm}, b = 10\text{ mm}$, hệ số $X$ được xác định là $68,36$.

Phương pháp mô phỏng số CFD

Hệ phương trình điều khiển Navier-Stokes được giải số trên thể tích hữu hạn:

  1. Phương trình liên tục (bảo toàn khối lượng): $$\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \vec{v}) = 0$$
  2. Phương trình bảo toàn động lượng (theo 3 phương không gian $x, y, z$): $$\rho \left( \frac{\partial \vec{u}}{\partial t} + \vec{u} \cdot \nabla \vec{u} \right) = \rho \vec{g} - \nabla p + \mu \nabla^2 \vec{u} + \frac{1}{3} \mu \nabla (\nabla \cdot \vec{u})$$
  3. Phương trình bảo toàn năng lượng: $$\frac{\partial (\rho e)}{\partial t} + \nabla \cdot \left[ k_{eff} \nabla T - \sum_j h_j \vec{J}j + (\vec{\tau}{eff} \cdot \vec{v}) \right] = 0$$

Nguồn dữ liệu và công cụ triển khai

  • Dữ liệu hình học lá cánh, kích thước kênh và công thức chuẩn đối chứng được kế thừa từ bài báo khoa học chuyên ngành [2].
  • Bộ công cụ phần mềm: AutoCAD 3D / ANSYS SpaceClaim (tạo hình học), ANSYS Meshing (rời rạc hóa không gian), ANSYS Fluent (thiết lập bài toán và tính toán nghiệm), ANSYS CFD-Post (trích xuất và xử lý dữ liệu trường dòng).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Trình bày tổng quan ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt - Lạnh và sự cần thiết của việc ứng dụng công cụ mô phỏng số CFD trong thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt. Giới thiệu tổng quan về cấu tạo, tính năng, phạm vi ứng dụng và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh với các lá cánh (PFHE) trong các ngành công nghiệp chế biến, năng lượng, hàng không vũ trụ và giao thông vận tải. Xác định rõ ràng mục tiêu, 5 nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và các giới hạn về thông số hình học, chế độ dòng chảy của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày bản chất vật lý của ba phương thức truyền nhiệt (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ). Khái quát lịch sử phát triển của PFHE từ thập niên 1930 đến nay, các tiến bộ về vật liệu và công nghệ chế tạo (hàn đồng, hàn chân không, in 3D). Phân tích chi tiết cấu tạo gồm 2 bộ phận chính: kênh dẫn và 4 dạng hình học lá cánh (trơn, xương cá, răng cưa, đục lỗ). Thiết lập các công thức giải tích nhiệt và thủy lực: phương pháp $LMTD$, phương pháp $\varepsilon - NTU$, hệ số truyền nhiệt $h$, đường kính thủy lực $D_h$, phương trình tương quan số Nusselt $Nu$, số Reynolds $Re$, cùng công thức Darcy-Weisbach và hệ số ma sát $f = 68,36/Re$ cho kênh chữ nhật $30\text{ mm} \times 10\text{ mm}$.

Chương 3: Phương pháp mô phỏng CFD

Trình bày cơ sở toán học của CFD thông qua hệ phương trình Navier-Stokes (liên tục, động lượng 3 chiều, năng lượng). Giới thiệu quy trình mô phỏng 9 bước tiêu chuẩn (từ xây dựng hình học, chia lưới, thiết lập thông số đến kiểm tra hội tụ và xuất báo cáo) và quy trình nâng cao cho kỹ sư gồm hai giai đoạn: kiểm tra mô hình (verification - kiểm tra tính độc lập của lưới, lọc lỗi thuật toán, phương pháp tính) và kiểm nghiệm (validation - đối chiếu với dữ liệu thực tế/bài báo). Tổng thuật các ứng dụng thực tiễn của CFD và giới thiệu chức năng các mô-đun trong bộ phần mềm ANSYS Workbench (SpaceClaim, Meshing, Fluent Launcher, Setup, CFD-Post).

Chương 4: Xây dựng mô hình và mô phỏng

Thiết lập chi tiết quy trình tạo hình (Geometry) và tạo lưới (Mesh) cho 3 mô hình khảo sát:

  • Mô hình 1: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh trơn (không có lá cánh).
  • Mô hình 2: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh có bố trí các lá cánh tạo dòng xoáy tiêu chuẩn theo dữ liệu thiết kế.
  • Mô hình 3: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh đã giảm bớt số lượng lá cánh để khảo sát ảnh hưởng của mật độ cánh.

Chương này trình bày các thông số hình học của lá cánh (Bảng 4.1), kích thước kênh (Bảng 4.2), thông số nhiệt vật lý của lưu chất nước (Bảng 4.3) và các cài đặt điều kiện biên trong Fluent (Bảng 4.4): kích hoạt phương trình năng lượng (Energy equation), mô hình dòng chảy rối (Turbulence model), điều kiện biên đầu vào (Velocity inlet với $U_{in} = 0,197\text{ m/s}$ cho bài toán cơ sở), điều kiện biên đầu ra (Pressure outlet), điều kiện biên nhiệt tại vách thành, tiêu chí đánh giá hội tụ thặng dư sai số (Residuals) và thiết lập số vòng lặp tính toán.

Chương 5: Kết quả mô phỏng và thảo luận

Trình bày kết quả nghiên cứu chi tiết thông qua các nội dung:

  1. Khảo sát hội tụ lưới của Mô hình 2: Đánh giá 3 mức độ chia lưới (M1, M2, M3) thông qua chỉ số Residuals và so sánh nhiệt độ tại các điểm tọa độ theo trục $z$ (Bảng 5.1) nhằm đảm bảo kết quả không phụ thuộc vào kích thước phần tử lưới.
  2. Đặc tính dòng và truyền nhiệt của Mô hình 2: Phân tích các mặt cắt phân bố nhiệt độ dòng chảy, nhiệt độ gần đầu vào, đầu ra và phân bố nhiệt độ trên bề mặt các lá cánh; đối chiếu định tính với kết quả trong bài báo khoa học [2].
  3. So sánh Mô hình 1 và Mô hình 2: So sánh trường nhiệt độ và áp suất giữa kênh trơn và kênh có cánh tạo xoáy, chứng minh các lá cánh phá vỡ lớp biên nhiệt và tăng cường khuấy trộn dòng chảy.
  4. Ảnh hưởng của vận tốc đầu vào đối với Mô hình 2: Phân tích dữ liệu khi $U_{in}$ thay đổi ở các mức 0,049; 0,098; 0,147; 0,197 và 0,245 m/s. Trình bày các biểu đồ tương quan giữa $Nu$ và $Re$, hệ số truyền nhiệt $h$ so với tính toán lý thuyết, tỷ lệ giữa hệ số truyền nhiệt và tổn thất áp suất ($h/\Delta P$), tỷ lệ giữa nhiệt lượng trao đổi và tổn thất áp suất ($Q/\Delta P$) (Bảng 5.2, 5.3, 5.4).
  5. So sánh Mô hình 2 và Mô hình 3: Đánh giá sự khác biệt về phân bố nhiệt độ đầu ra và trường nhiệt lá cánh khi giảm bớt số lượng lá cánh.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt phương pháp và số liệu mô phỏng; đề xuất các kiến nghị hoàn thiện mô hình và phương hướng phát triển đề tài.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và so sánh kỹ thuật

Kết quả mô phỏng trên ANSYS Workbench đã làm rõ mối tương quan giữa cấu hình hình học, chế độ vận tốc và khả năng trao đổi nhiệt:

Đại lượng khảo sát Mô hình 1 (Kênh trơn) Mô hình 2 (Có lá cánh tạo xoáy) Mô hình 3 (Giảm số lượng cánh)
Cấu hình hình học Kênh chữ nhật $30 \times 10\text{ mm}$, không cánh Kênh chữ nhật có bố trí đầy đủ lá cánh tạo xoáy Kênh chữ nhật giảm mật độ/số lượng lá cánh
Đặc tính dòng chảy Dòng chảy êm, lớp biên thủy lực phát triển ổn định dọc kênh Xuất hiện các vùng xoáy thứ cấp phía sau lá cánh, tăng cường xáo trộn Vùng xoáy hình thành cục bộ tại các vị trí có cánh, mức độ xáo trộn trung bình
Đặc tính truyền nhiệt Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra thấp, phân bố nhiệt độ kém đồng đều Khả năng truyền nhiệt tăng rõ rệt nhờ diện tích tiếp xúc lớn và dòng xoáy phá vỡ lớp biên nhiệt Hiệu quả truyền nhiệt cao hơn Mô hình 1 nhưng thấp hơn Mô hình 2
Tổn thất áp suất ($\Delta P$) Tổn thất áp suất nhỏ nhất dọc theo chiều dài kênh Tổn thất áp suất cao nhất do lực cản cục bộ từ hệ thống lá cánh Tổn thất áp suất ở mức trung gian giữa Mô hình 1 và Mô hình 2

Ảnh hưởng của chế độ vận tốc đầu vào ($U_{in}$ từ 0,049 m/s đến 0,245 m/s):

  • Khi vận tốc đầu vào $U_{in}$ tăng (tương ứng số Reynolds $Re$ tăng trong khoảng 200 – 1600), số Nusselt ($Nu$), hệ số truyền nhiệt đối lưu ($h$) và tổng nhiệt lượng trao đổi ($Q_{conv}$) đều tăng tuyến tính theo quy luật tương quan lý thuyết.
  • Tổn thất áp suất ($\Delta P$) tăng nhanh theo hàm bậc hai của vận tốc theo đúng công thức Darcy-Weisbach.
  • Biểu đồ so sánh giữa hệ số truyền nhiệt tính từ mô phỏng CFD và hệ số truyền nhiệt tính toán theo công thức giải tích cho thấy độ tương đồng cao, xác nhận độ tin cậy của mô hình số.

Đóng góp của đề tài

  • Xây dựng hoàn chỉnh quy trình mô phỏng số 3D cho thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh có lá cánh tạo dòng xoáy trên nền tảng ANSYS Workbench (từ hình học SpaceClaim, lưới Meshing đến giải bài toán nhiệt - thủy lực trong Fluent).
  • Cung cấp dữ liệu so sánh trực quan về phân bố nhiệt độ và áp suất giữa kênh trơn, kênh có cánh tiêu chuẩn và kênh giảm cánh.
  • Kiểm chứng thực tế phương trình tương quan giải tích tính số Nusselt và hệ số ma sát $f = 68,36/Re$ đối với kênh chữ nhật có tỷ lệ kích thước $30\text{ mm} \times 10\text{ mm}$.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu chỉ tập trung khảo sát với môi chất làm việc là nước ở trạng thái đơn pha, chưa xét đến các môi chất có tính chất nhiệt vật lý phức tạp hoặc các quá trình biến đổi pha (sôi, ngưng tụ).
  • Phạm vi số Reynolds bị giới hạn trong khoảng $Re = 200 - 1600$, chưa mở rộng khảo sát ở các chế độ dòng chảy rối hoàn toàn với số Reynolds cao hơn.
  • Mô hình hình học kênh được cố định kích thước tiết diện ($30\text{ mm} \times 10\text{ mm}$), chưa khảo sát biến thiên liên tục các thông số góc nghiêng lá cánh ($\alpha, \beta$) và khoảng cách cánh ($l_p, t_p$).
  • Chưa tiến hành chế tạo mẫu thực nghiệm vật lý để đo kiểm độc lập mà chủ yếu dựa trên đối chiếu số liệu từ bài báo khoa học đã công bố.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng mô phỏng với các loại môi chất truyền nhiệt khác như dung dịch nano (nanofluids), môi chất lạnh (chất làm lạnh HVAC/R), hoặc chất lỏng dầu công nghiệp.
  • Khảo sát tối ưu hóa đa mục tiêu cấu hình hình học của lá cánh (góc $\alpha, \beta$, hình dạng răng cưa, đục lỗ, biên dạng lượn sóng) nhằm cực đại hóa truyền nhiệt $Q$ và cực tiểu hóa tổn thất áp suất $\Delta P$.
  • Thực hiện chế tạo mô hình thực nghiệm thực tế tại xưởng thực tập để thu thập số liệu đo lường trực tiếp, nâng cao mức độ kiểm nghiệm (validation) cho mô hình CFD.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp cung cấp tài liệu chuyên khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Năng lượng và Kỹ thuật Hóa học.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu:

  • Quy trình thiết lập mô phỏng số trên ANSYS Workbench: Các bước thiết lập điều kiện biên trong Fluent, kích hoạt phương trình năng lượng, thiết lập mô hình dòng chảy và phương pháp kiểm tra tính độc lập của lưới thông qua chỉ số Residuals.
  • Phương pháp tính toán nhiệt - thủy lực cho kênh chữ nhật: Hệ thống công thức xác định hệ số ma sát Darcy cho kênh chữ nhật ($X = 68,36$) và công thức tương quan tính số Nusselt thực nghiệm cho lá cánh tạo dòng xoáy.
  • Phương pháp luận đánh giá hiệu quả thiết bị trao đổi nhiệt: Cách tiếp cận phân tích đồng thời hai chỉ tiêu đối nghịch nhau là khả năng truyền nhiệt ($h, Q$) và chi phí năng lượng bơm do tổn thất áp suất ($\Delta P$).

Câu hỏi thường gặp

1. Vai trò chính của việc bố trí các lá cánh tạo dòng xoáy bên trong kênh dẫn là gì?

Các lá cánh tạo dòng xoáy có hai vai trò kỹ thuật chính: thứ nhất là mở rộng diện tích bề mặt tiếp xúc truyền nhiệt giữa thành kim loại và chất lỏng; thứ hai là tạo ra các dòng xoáy thứ cấp, thúc đẩy sự xáo trộn của lưu chất và phá vỡ lớp biên nhiệt phát triển dọc theo thành kênh, từ đó làm tăng đáng kể hệ số truyền nhiệt đối lưu ($h$) so với kênh trơn.

2. Dải thông số vận tốc đầu vào ($U_{in}$) và số Reynolds ($Re$) được khảo sát trong nghiên cứu là bao nhiêu?

Nghiên cứu khảo sát chế độ làm việc của lưu chất nước với số Reynolds ($Re$) dao động trong khoảng từ 200 đến 1600. Tương ứng với dải chế độ này, vận tốc dòng chảy đầu vào ($U_{in}$) được thiết lập tại 5 giá trị cụ thể: 0,049 m/s; 0,098 m/s; 0,147 m/s; 0,197 m/s (vận tốc chuẩn thiết kế ban đầu) và 0,245 m/s.

3. Hệ số ma sát Darcy ($f$) đối với kênh có tiết diện hình chữ nhật trong đề tài được xác định như thế nào?

Khi chất lỏng chảy tầng trong kênh, hệ số ma sát Darcy được tính theo công thức $f = X/Re$. Đối với ống tròn, hệ số $X = 64$. Đối với kênh tiết diện hình chữ nhật có kích thước chiều rộng $a = 30\text{ mm}$ và chiều cao $b = 10\text{ mm}$ theo cấu hình trong bài báo tham chiếu [2], hệ số hình học $X$ được xác định chính xác là $68,36$.

4. Quy trình mô phỏng CFD trong đồ án gồm những bước cơ bản nào trên ANSYS Workbench?

Quy trình mô phỏng được thực hiện qua các giai đoạn:

  1. Xây dựng mô hình hình học 3D bằng AutoCAD 3D / ANSYS SpaceClaim.
  2. Rời rạc hóa miền tính toán (chia lưới) bằng ANSYS Meshing.
  3. Thiết lập thông số bài toán trong ANSYS Fluent (kích hoạt phương trình năng lượng, chọn mô hình dòng chảy, nhập thông số nhiệt vật lý của nước, gán điều kiện biên Velocity Inlet, Pressure Outlet, vách thành).
  4. Thiết lập tiêu chí hội tụ Residuals và chạy giải số lặp.
  5. Kiểm tra tính độc lập của lưới và trích xuất kết quả phân bố nhiệt độ, áp suất qua ANSYS CFD-Post.

5. Ba mô hình hình học được so sánh trong đồ án gồm những cấu hình nào?

Đề tài xây dựng và phân tích 3 cấu hình:

  • Mô hình 1: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh trơn (không có lá cánh bên trong).
  • Mô hình 2: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh có bố trí các lá cánh tạo dòng xoáy với mật độ và thông số hình học tiêu chuẩn.
  • Mô hình 3: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh đã giảm bớt số lượng lá cánh để đánh giá ảnh hưởng của mật độ cánh đến trường nhiệt và áp suất.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu có hệ thống ảnh hưởng của cấu hình hình học và vận tốc làm việc đến đặc tính truyền nhiệt và thủy lực của thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh bằng phương pháp mô phỏng số CFD trên nền tảng ANSYS Workbench. Kết quả mô phỏng khẳng định việc bố trí các lá cánh tạo dòng xoáy giúp nâng cao đáng kể hệ số truyền nhiệt và nhiệt lượng trao đổi so với kênh trơn, đồng thời làm rõ sự đánh đổi kỹ thuật khi tổn thất áp suất tăng theo vận tốc dòng chảy. Các kết quả tính toán mô phỏng thể hiện sự phù hợp với lý thuyết truyền nhiệt đối lưu và dữ liệu khoa học tham chiếu, cung cấp cơ sở kỹ thuật tin cậy cho công tác tính toán và tối ưu hóa thiết bị trao đổi nhiệt dạng kênh lá cánh (PFHE).