某型客车的铝板翅式散热器CFD仿真研究

发布时间：2020-08-23 22:02

【摘要】：在汽车冷却系统中散热器的作用十分重要,散热器通过自身的结构把热量由散热器本身传递到外界空气中,从而能够使发动机冷却液保持在一定的温度范围之内,确保发动机运转不因高温出现事故。随着技术的逐渐进步,发动机的发展方向逐渐趋于向大功率、低排放。因此对于汽车的设计者来说如何设计出具有较高可靠性与低功耗紧凑型的冷却系统就显得尤为重要。因此在散热器的研发初期,就应该注意散热器的换热能力、空气阻力等。散热器的设计也越趋于质量小、结构紧凑的方向发展。计算流体力学的应用,使得散热器的设计与研发周期大大缩短。本文通过数值模拟的方式利用CFD软件FLUENT进行耦合计算,对孔板式翅片散热器进行耦合计算,研究孔板式翅片散热器的换热与流动压力损失性能,通过计算在不同流速(3m/s、7m/s与11m/s)下不同孔径(2倍、4倍与6倍翅板厚度)的散热器模型,分析孔径与冷气流速对散热器性能的影响;其后研究百叶窗式翅片散热器的换热与流动压力损失性能,着重研究翅片斜针角(25°、30°与35°)、翅片开角(25°、30°与35°)与翅片间距(1.5倍、2倍与2.5倍翅板厚度)对换热器整体性能的影响,同时还探讨了在不同冷气来流速度的情况下,结构变化对百叶窗式翅片散热器的性能影响;最后研究了波纹式翅片散热器的换热与流动压力损失性能,着重研究波纹翅片形式对换热器整体性能的影响,通过经典三角形波纹翅片与正弦波波纹翅片来对比不同波纹翅片形式对散热器的性能影响。同时还探讨了在不同冷气来流速度的情况下,结构变化对波纹式翅片散热器的性能影响,进而为客车用散热器选型设计提供指导。研究结果显示孔板式散热器翅片孔孔径对散热器单元的整体换热效率影响不大,对冷气流的气动损失影响也较小。百叶窗式翅片散热器的斜针角对散热器的气动性能也有影响,在结构一定时冷气的来流速度对百叶窗式翅片散热器的气动性能与换热性能影响显著;同时在相同来流速度下,百叶窗式散热器的翅片间距对散热器的气动性能影响不大。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.138.2
【图文】：

散热器,结构形式,结构示意图

各种散热器结构示意图

平板式,几何模型,散热器,翅片

第 2 章散热器建模与求解第 2 章散热器建模与求解车散热器翅片模型主要为平板式翅片、百叶窗翅板式翅片散热器几何模型，可以简化为芯体由冷却翅片构成。板翅式散热器在工程车辆和装甲车辆于冷却液、空调、油散热器以及中冷器等换热设加，然后整体焊接而成。其优点是换热效率高、工艺要求严格，过程复杂，易堵塞且不耐腐蚀，件，限制了它的推广应用。

百叶窗式翅片,散热器,几何模型

图 2.2 百叶窗式翅片散热器几何模型要应用于加强波纹翅片散热器的空气侧换热。由于翅差几个数量级，要建立整个散热器的实体三维仿真模其巨大计算量，所以必须根据实际运行工况对散热器如图 2.3 所示，具体原理上由于散热器具有结构对称间的翅片作为建模对象；又由于沿热流体的流动方向取一个节距的翅片作为建模对象。另外为了减少进出片模型的进出口分别建立了一段延长区域，其长度分倍。根据以上分析可以得到本文所建立的波纹翅片式型如图 2.3 所示。

【参考文献】