百叶窗翅片式散热器内对流—导热耦合传热的数值模拟

发布时间：2017-05-04 18:04

  本文关键词：百叶窗翅片式散热器内对流—导热耦合传热的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车工业的发展,百叶窗翅片式散热器以其极大的紧凑性、良好的换热性能,在汽车冷却系统中得到了越来越广泛的应用。虽然百叶窗翅片在50 年代就已经存在,但是仅仅在过去的二十年中,人们才开始通过各种手段去了解百叶窗翅片的流动现象和流动特性。 由于百叶窗结构复杂,其内部流场的复杂性,这使得实验研究受到许多限制。而采用CFD 软件对其温度场和流场的数值模拟分析,可以清楚的了解百叶窗翅片内部流场的压力、温度、速度等气动热力参数的分布和变化情况,优化其几何结构参数,从而大大降低实验设计费用,缩短设计周期。 国外有学者对百叶窗翅片内的流场和温度场进行了数值模拟,事实上,在百叶窗翅片上的传热过程中,翅片的导热和空气的对流换热是相互耦合的,而这在以前的研究中忽略了。本文对百叶窗翅片进行了三维的数值模拟,在计算区域的网格划分上采用了结构化网格和非结构化网格相结合的办法。 本文研究了不同的翅片间距、百叶窗间距、百叶窗间距与翅片间距比值、百叶窗角度对百叶窗翅片传热和流动性能的影响。研究结果表明: a. 采用CFD 软件对百叶窗翅片进行数值模拟是可行的; b. 在其它结构参数相同的情况下,较小的翅片间距可以获得较好的换热性能; c. 在其它结构参数相同的情况下,较小的百叶窗间距可以获得较好的换热性能,同时,流动阻力会增大; d. 分析百叶窗间距和翅片间距的比值对气侧传热和流动性能的影响,当百叶窗角度为27°,LP/FP=1.25 时,具有较好的综合性能; e. 分别分析讨论了变化百叶窗角度和均匀百叶窗角度对百叶窗翅片传热和流动性能的影响。 本文对百叶窗翅片的流动和温度场进行了比较全面的数值模拟,分析了各种几何结构参数的影响,具有一定的学术意义和工程应用价值,为汽车冷却系统的优化设计提供了依据。
【关键词】：百叶窗 层流 三维 耦合 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U463
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 主要符号说明9-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 汽车冷却系统散热器概述10-11
• 1.2 百叶窗翅片式换热器的结构和性能特点11-13
• 1.3 百叶窗翅片式换热器的性能评价方法13-15
• 1.4 百叶窗翅片式换热器的研究和发展现状15-25
• 1.4.1 试验研究及传热、阻力关联式17-22
• 1.4.2 对百叶窗式翅片的数值模拟研究22-24
• 1.4.3 存在的问题及今后发展的方向24-25
• 1.5 本课题的研究任务25-26
• 2 物理模型和数学模型26-29
• 2.1 物理模型26-27
• 2.2 控制方程27
• 2.3 初边值条件27-29
• 3 数值计算29-43
• 3.1 流场计算方法29
• 3.2 网格划分29-32
• 3.3 FLUENT 计算过程32-33
• 3.4 计算结果分析33-43
• 3.4.1 实验及实验数据的处理33-37
• 3.4.2 数值模拟计算结果37-41
• 3.4.3 采用经验公式进行计算41
• 3.4.4 数值模拟结果与实验数据及经验数据的的比较41-42
• 3.4.5 小结42-43
• 4 结构参数对百叶窗翅片散热器性能的影响43-64
• 4.1 翅片间距FP 的影响43-48
• 4.2 百叶窗间距LP 的影响48-53
• 4.3 百叶窗间距和翅片间距比值(LP/FP)的影响53-55
• 4.4 百叶窗角度θ的影响55-64
• 4.4.1 均匀百叶窗角度的影响56-61
• 4.4.2 变化百叶窗角度的影响61-64
• 5 结论和课题展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录70-71
• 独创性声明71
• 学位论文版权使用授权书71

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本文编号：345518