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基于FLUENT的PTC加热器工艺参数优化及其数值模拟
| 论文题名： | 基于FLUENT的PTC加热器工艺参数优化及其数值模拟 |
| 关键词： | 电动汽车;PTC水加热器;工艺参数;数值模拟 |
| 摘要： | PTC电加热器是指采用具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient)的热敏材料作为加热元件的加热器，具有热阻小、热转换效率高等优点，广泛地使用于家用电器，电力设备等领域。电动汽车的行驶主要依靠电能，无法通过发动机获得足够的余热来采暖，不能沿用传统燃油汽车的空调系统来制热，在开发电动汽车同时必然对其配套的供暖系统进行研制。论文以电动汽车PTC水暖加热器为研究对象，通过热能量传递和能量守恒方程分析了进出口水流速度、温度变化规律，利用流体动力学软件Fluent对PTC水加热器工作过程中内部流场进行三维数值模拟，最后运用正交试验法对实物进行实验分析，对比模拟与实验数值，验证数据的可靠性，为PTC运行初始工艺参数优化提供了科学指导和理论基础。 本文将FLUENT流体分析软件对电动汽车的PTC水加热器进行流体分析，通过对PTC水加热器工作过程中温度场、压力场和速度场进行动态数值模拟分析和研究，进一步改进和优化PTC水加热器的结构和运行参数，通过对比不同湍流强度和速度的条件下PTC水加热器的内部流场，得到了PTC水加热器的温度场、速度场和压力场的变化规律和影响因素。以厂方提供的湍流强度40％、速度0.8m/s、初始温度35.8℃进行了初始方案下的模拟分析。模拟结果表明，由于PTC水加热器的槽壁具有的厚度不均，初始方案下的加热效果较差，加热速度较慢，模拟中的加热情况与实际结果比较吻合，验证了流体分析软件FLUENT的模拟分析结果的可靠性，缩短了新产品研发周期，降低了实验材料成本，具有一定的参考价值。 本研究为解决PTC水加热器加热效果不明显的情况，以温度场、压力场和速度场三变量参数进行模拟实验。通过各组模拟实验结果的对比和分析，确定出最佳方案:湍流强度60％、速度1m/s和初始温度38.8℃。将初始方案与最佳方案的模拟结果对比分析可知:较高的湍流强度、水流速度和初始温度可以加快水流的速度，可以在同样的时间内传递更多的热量，使加热效果更好。 最后，进行了PTC水加热器的实验，该实验通过正交模拟实验确定最佳工艺方案，其意义在于能更直观的探究出初始温度、速度和湍流强度这三个不同变量的PTC水加热器的加热影响。由实验可知，湍流强度60％、速度1m/s、初始温度38.8℃的情况下PTC水加热器加热速度快、加热温度达到了预期效果，再次验证了PTC水加热器数值模拟的可靠性，为PTC水加热器的批量化生产提供了可靠的理论基础和技术指导。 |
| 作者： | 颜丽华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 夏萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽农业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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