车用百叶窗翅片式散热器内耦合传热的数值模拟与优化

发布时间：2017-11-06 06:15

本文关键词：车用百叶窗翅片式散热器内耦合传热的数值模拟与优化

【摘要】：散热器作为汽车冷却系统关键部件,其散热能力强弱直接关系到整个发动机工作性能。源于此,以高效散热性能为目标的散热器结构设计便至关重要。鉴于百叶窗翅片换热效率高、结构紧凑等优点,本文对其耦合传热机理进行研究,以期实现散热器结构的优化设计。首先针对普通矩形百叶窗翅片建立三维数值模型,研究散热器内耦合传热计算方法。通过将计算结果与实验测试结果和经验关联式结果对比,验证所建模型和计算方法的有效性。基于此,提出了一种斜针形百叶窗翅片。对不同工况、不同结构参数斜针形翅片换热性能进行对比分析,藉此研究其斜针角度和换向区两侧翅片数目的优化设计方法。最后,借助回归分析得到传热因子j和摩擦因子f的拟合关联式,以综合换热因子j/.f1/3值为评价指标对窗翅角θ和百叶窗间距L_p进行优化。主要结论如下：(1)将斜针形百叶窗翅片和矩形百叶窗翅片的综合传热性能进行了对比,结果表明：ReL_p在400-1200的范围内时,斜针形百叶窗翅片的摩擦因子f比矩形百叶窗翅片低20.7%,传热因子j比普通矩形百叶窗翅片高11.2%;(2)在其他结构参数相同的情况下,窗翅角和翅片厚度越大,其换热系数和压降越大,且随着迎面风速的增大,换热系数和压降随之变大;(3)窗翅间距比L_p/Fp在0.6～1.7的范围时,斜针形百叶窗翅片有效与低效流动发生在L_p/Fp为0.9～1.1范围内;且斜针形百叶窗翅片结构的换热系数在L_p/Fp=1.52时最大;(4)四种斜针角偏向中,换向区两侧斜针角呈对称相对偏向布置方式时,综合换热性能最好,相较于与其他三种形式,其压降最大减小值可达15.4%;(5)当斜针角α处于10°～15°范围时,斜针形百叶窗翅片的综合性能最好,考虑到加工难度及经济性,最佳的斜针角推荐取在15°左右;(6)对斜针形翅片的窗翅角进行优化发现,在窗翅角为28.9°时,综合换热性能最好。对斜针形百叶窗翅片间距进行优化发现,在百叶窗间距L_p取0.902mm时,综合换热性能最好,且随着百叶窗翅片间距增大,其综合换热性能变差。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.138.2

【共引文献】

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