基于响应面法的冷板微通道散热性能优化研究

发布时间：2021-03-04 10:23

　　2018年,国内汽车市场呈现了28年来的初次负增长。其中,传统燃油车市场首当其冲,受到较大的冲击。而在“双积分”政策和人们对新能源汽车的接受能力越来越大之后,新能源汽车,尤其是电动汽车越来越受到汽车市场的欢迎。电池作为电动汽车不可缺少的部件,保证了电动汽车的续航以及车内电器的正常工作。电池提供电能的过程伴随着电池内部的化学反应,这个反应会放出大量热。适时地排除这些热量能够避免电池内部温度上升。电池温度超过限值会缩短电池寿命,甚至有自燃或爆炸的风险。电池液冷板是一种新型的电池冷却结构,能够快速、均匀地为电池散热。近年来,液冷板通道结构的研究受到越来越多的学者的关注。其中,波纹通道结构以其卓越的散热能力,同时不引起大幅度的泵功率的提升,被认为是一种高效的散热结构。电池冷却工质是传输热量的载体,冷却工质的传热性能决定了整个冷却系统的散热能力。电池冷却工质一般为纯水或乙二醇等液体,纳米流体作为一种高效的传热介质,能够大幅度的提升电池冷却系统的性能。本文首先介绍了基本控制方程、湍流模型和场协同理论,为后续的数值仿真和机理分析打下了理论基础。其次,为了探究直通道冷板整体结构、尺寸参数对冷板整体散热... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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边界层内对流换热示意图

吉林大学硕士学位论文22续表3.5通道高度（mm）表面最高温度（℃）通道高度（mm）表面最高温度（℃）0.3335.87160.7341.44980.4336.77140.8343.2799为了直观的体现冷板通道高度对冷板表面最高温度的影响，做出两者的曲线图：图3.3不同通道高度下冷板表面最高温度观察图3.3和表3.4，随着通道高度的增加，冷板表面最高温度随之升高，并且曲线的斜率逐渐减小，即冷板散热性能随着通道高度的增加不断降低，但损耗的速度越来越慢。分析其机理，随着冷板通道高度增加，由于入口的质量流量保持不变，因此冷却介质的流速必然会减校流速的降低会引起通道内部对流的混乱度，从而影响冷板的散热性能。但是，随着通道高度的增加，冷却介质与冷板的接触面积增大，在传热系数保持不变时，接触面积的增加可以提高冷板的散热性能，但通道高度每次增加0.1mm，接触面积增加的有限，这一因素相对于流速的增加对散热性能的影响不够显著，因此整体仍表现为冷板散热性能提升。综合以上分析，随着冷板通道高度的增加，冷板散热性能逐渐提升，但提升的速率慢慢减校3.3.2通道宽度对冷板表面最高温度的影响采用前文提及的冷板的结构尺寸作为研究的基准尺寸，设计通道宽度从5mm到14mm不等的冷板作为研究对象，通道宽度变化后，入口的截面积发生改变，因此冷却

第3章直线型微小通道布置优化23介质入口流速同时发生改变，其他通道结构尺寸和边界条件与基准模型保持一致。仿真分析的结果如表3.6所示：表3.6不同通道宽度仿真分析结果通道宽度（mm）表面最高温度（℃）通道宽度（mm）表面最高温度（℃）5344.43759337.09106341.936710335.99757339.979311335.05658338.712414332.8600为了直观的体现冷板通道宽度对冷板表面最高温度的影响，做出两者的曲线图：图3.4不同通道宽度下冷板表面最高温度观察表3.6，可以发现随着冷板通道宽度的增加，冷板表面最高温度逐渐降低，即冷板散热性能得到提升；但观察图3.4，随着通道高度的增加，冷板表面最高温度降低的速率越来越慢。与通道高度的增加不同的是，虽然通道宽度增加会使得入口流速降低，从而使得通道散热性能降低，但通道宽度的增加直接带来了接触面积的增加，并且通道宽度的增加值为每次1mm，由此带来的通道散热面积是显著的，因此散热面积的增加带来的冷板散热性能的提升大于冷却流速降低带来的冷板散热性能的降低。但总体上，冷板散热性能的提升幅度越来越校3.3.3隔板厚度对冷板表面最高温度的影响

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3063048