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车用百叶窗翅片式散热器内耦合传热的数值模拟与优化
| 论文题名： | 车用百叶窗翅片式散热器内耦合传热的数值模拟与优化 |
| 关键词： | 车用散热器;百叶窗翅片;斜针角;结构参数;换热性能;数值模拟 |
| 摘要： | 散热器作为汽车冷却系统关键部件，其散热能力强弱直接关系到整个发动机工作性能。源于此，以高效散热性能为目标的散热器结构设计便至关重要。鉴于百叶窗翅片换热效率高、结构紧凑等优点，本文对其耦合传热机理进行研究，以期实现散热器结构的优化设计。 首先针对普通矩形百叶窗翅片建立三维数值模型，研究散热器内耦合传热计算方法。通过将计算结果与实验测试结果和经验关联式结果对比，验证所建模型和计算方法的有效性。基于此，提出了一种斜针形百叶窗翅片。对不同工况、不同结构参数斜针形翅片换热性能进行对比分析，藉此研究其斜针角度和换向区两侧翅片数目的优化设计方法。最后，借助回归分析得到传热因子 j和摩擦因子f的拟合关联式，以综合换热因子13j/ f值为评价指标对窗翅角?和百叶窗间距Lp进行优化。主要结论如下： （1）将斜针形百叶窗翅片和矩形百叶窗翅片的综合传热性能进行了对比，结果表明： LpRe在400～1200的范围内时，斜针形百叶窗翅片的摩擦因子 f比矩形百叶窗翅片低20.7％，传热因子j比普通矩形百叶窗翅片高11.2％； （2）在其他结构参数相同的情况下，窗翅角和翅片厚度越大，其换热系数和压降越大，且随着迎面风速的增大，换热系数和压降随之变大； （3）窗翅间距比 pL p/F在0.6～1.7的范围时，斜针形百叶窗翅片有效与低效流动发生在 pL p/F为0.9～1.1范围内；且斜针形百叶窗翅片结构的换热系数在 pL p/F=1.52时最大； （4）四种斜针角偏向中，换向区两侧斜针角呈对称相对偏向布置方式时，综合换热性能最好，相较于与其他三种形式，其压降最大减小值可达15.4％； （5）当斜针角?处于10°～15°范围时，斜针形百叶窗翅片的综合性能最好，考虑到加工难度及经济性，最佳的斜针角推荐取在15°左右； （6）对斜针形翅片的窗翅角进行优化发现，在窗翅角为28.9°时，综合换热性能最好。对斜针形百叶窗翅片间距进行优化发现，在百叶窗间距Lp取0.902 mm时，综合换热性能最好，且随着百叶窗翅片间距增大，其综合换热性能变差。 |
| 作者： | 杨林 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 漆波;崔昌群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南华大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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