电动汽车电池冷却器仿真研究

发布时间：2023-02-12 11:00

　　电池冷却器通过引入汽车空调系统中的冷媒蒸发过程能够降低流经电池组的冷却液温度,可有效控制电池组温度一致性和安全性,延长电池组使用寿命。且电池冷却器作为电池回路和空调制冷回路的中间换热器,优化其换热板的综合换热性能,能够获得更好的换热效果,对降低液冷系统能耗具有重要意义。本文对电池冷却器的相变和换热特性开展了数值模拟研究,并对换热板结构进行优化,提出了中间隔道设计和波纹参数的改进方案。本文主要工作如下:(1)建立了电池冷却器中两相邻倒置换热板的全区流道模型,将冷却液侧对流换热系数作为壁面条件,同时编写UDF程序,模拟冷媒侧R134a的蒸发相变过程。在相同工况下,将数值模拟结果与他人实验所得数学模型预测结果进行了对比,误差在合理范围内,证明所用的数值计算方法具有可行性。(2)从含气率、速度场、压力场和温度场分布方面,对仿真结果综合分析,利用评价指标PEC和场均协同角?_vol衡量综合性能,并与人字形换热板结果进行对比,以研究换热板中间隔道对传热和阻力性能的影响,并确定了中间隔道结构分布的改进方案。结果表明,新型换热板对入口流量起到均匀分流作用,且有效缓解了压力损失,改进...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究情况
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的技术难点
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 电池冷却器传热机理与数值计算方法
    2.1 电池冷却器传热机理
        2.1.1 热量传递形式
        2.1.2 强化传热途径
    2.2 数值计算方法
        2.2.1 多相流模型
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 近壁处理
        2.2.4 用户自定义函数(UDF)
    2.3 本章小结
第3章 电池冷却器相变换热特性理论计算与数值模拟
    3.1 电池冷却器相变换热特性理论计算
        3.1.1 电池冷却器性能要求
        3.1.2 相变理论计算及蒸发过程的UDF
        3.1.3 冷媒物性参数的多项式拟合
        3.1.4 冷却液侧传热系数估算
    3.2 物理模型及网格划分
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 网格无关性验证
    3.3 基本假设与控制方程
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 控制方程
    3.4 边界条件及数值求解
        3.4.1 边界条件
        3.4.2 数值求解
        3.4.3 传热系数的修正
    3.5 数值模拟的有效性验证
        3.5.1 实验装置
        3.5.2 数据处理
        3.5.3 实验与模拟结果的比较
    3.6 本章小结
第4章 冷却器换热板仿真结果分析与结构特性研究
    4.1 主要物理量介绍
    4.2 换热板波纹流道数值计算结果及分析
        4.2.1 含气率分析
        4.2.2 速度场分析
        4.2.3 压力场分析
        4.2.4 温度场分析
        4.2.5 入口流速的影响
    4.3 换热板综合传热性能对比研究
        4.3.1 两种换热板综合传热性能分析
        4.3.2 利用场协同角分析综合传热性能
        4.3.3 中间隔道的分布对综合传热性能影响
    4.4 本章小结
第5章 电池冷却器换热板波纹参数的优化设计
    5.1 优化模型选择
    5.2 正交实验设计
        5.2.1 试验因素、水平和评定指标
        5.2.2 正交表设计
        5.2.3 正交试验仿真结果
    5.3 试验结果分析
        5.3.1 极差分析
        5.3.2 方差分析
    5.4 优化模型的仿真分析
        5.4.1 数值模拟分析
        5.4.2 流固耦合分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    附录 A 用户自定义函数(UDF)
    附录 B 在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3740983