锯齿形涡发生器在车用散热器中的应用研究

发布时间：2021-02-24 09:14

　　为了保证工程车辆散热器工作稳定性,降低空气侧涡流产生的影响,针对散热器翅片几何特征进行改进。首先,对比管片式散热器模型的仿真结果与试验数据,以验证仿真模型的准确性;然后对安装锯齿形涡发生器的散热器模型进行仿真,计算改进前后散热器JF因子并进行比较;最后,对不同涡发生器结构参数下的散热器进行对比分析。结果表明:空气速度在2～12 m/s区间时,新散热器的JF因子高于原散热器,当流速为12 m/s时,改进散热器的JF因子高出约30%;对比分析不同涡发生器结构参数水平下的散热器,气流攻角30°和涡发生器高度2.34 mm对散热器传热系数和压力损失影响最大,涡发生器宽度变化对其影响很小,锯齿高度对压力损失影响较大,但对传热系数影响很小。 

【文章来源】：车用发动机. 2019,(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１结构参数示意２模型仿真与试验验证

Ｓｃ／ｍｍ１３换热管长径Ｐｈ／ｍｍ１４管排间距Ｓｒ／ｍｍ１８换热管短径ｈｈ／ｍｍ２．５图１结构参数示意２模型仿真与试验验证２．１网格划分与设置对整个计算区域采用结构性和非结构性网格混合划分网格，为提高仿真计算的准确度，在各壁面设置边界层，边界层划分５层，初始值０．００５，增长率１．１，部分网格见图２。图２模型部分网格延长单元体入口与出口区域，以保证流动的平稳性［９］。具体边界设定见图３。图３单元体边界模型２．２相关仿真边界设定根据工程车辆的实际作业状况，确定散热器模型的仿真参数。参照文献［９］，在入口速度２，４，６，８，１０，１２ｍ／ｓ下进行仿真，选用标准κ－ε湍流模型，流体为空气，忽略升浮力。仿真参数见表２。２０１９年４月刘亚东，等：锯齿形涡发生器在车用散热器中的应用研究·１６·

３散热器改进及仿真分析３．１散热器改进模型通常情况下，散热器散热面积越大，压力损失也越大；气流流过换热管后形成了马蹄涡，滞留了部分热量。因此，在换热管上安装锯齿形涡发生器（翼片）以改善散热。锯齿形涡发生器参数：翼片宽度（ｗｖ）１．４５ｍｍ，翼片高度（ｈｖ）３．２４ｍｍ，翼片厚度（ｄｖ）０．１２ｍｍ，锯齿高度（ｈｓ）０．５５ｍｍ。安装涡发生器后散热器新模型见图６。图６改进散热器模型３．２改进模型仿真结果分析改进模型单元体的网格划分、边界条件设置及各参数设置均与原始模型相同。涡流发生装置除与热管接触部分外均设置为无滑移壁面（ｗａｌｌ）。入口处空气速度为６ｍ／ｓ时，新散热器模型仿真结果见图７。新散热器模型入口处空气压力为１０１．２８～１０８．８０Ｐａ，在首次流经换热管后，压力下降了７．５２～１５．０５Ｐａ，流体边界层在脱离换热管壁面后顺延到了涡发生器，从而使得边界层的分离得到了延迟，增大了沿程阻力。图７ｂ为新散热器模型的温度云图，此时气体区域平均温度达到６６．５℃。从图中可以看到换热管后面高温区域增大，这是由于涡发生器与换热管相连，相应地增加了散热面积，导致换热量增加，由场的协同性原理可知，涡发生器改善了速度场与温度场的矢量夹角，增强了换热；并且从速度矢量局部放大图（图７ｃ）中可以看到，换热管后涡流面图７改进散热器仿真结果积不大，且强度不高，这是由于锯齿形涡发生器阻碍了马蹄涡的形成，同时尾缘锯齿产生额外的小马蹄涡加快了

【参考文献】：
期刊论文
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[3]涡流发生器对风力机专用翼型气动特性的影响[J]. 张磊,杨科,徐建中.  工程热物理学报. 2010(05)
[4]带有涡流发生器的离心压气机内流动分析[J]. 刘小民,张炜,席光.  工程热物理学报. 2007(06)
[5]小尺度涡流发生器强化传热特性及机理[J]. 张金凤,汪健生,孙健.  节能技术. 2006(05)

博士论文
[1]工程机械散热模块传热性能研究[D]. 刘佳鑫.吉林大学 2013



本文编号：3049152