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汽车百叶窗翅片式散热器数值模拟与结构优化研究
| 论文题名： | 汽车百叶窗翅片式散热器数值模拟与结构优化研究 |
| 关键词： | 格子玻尔兹曼法;传热性能;结构优化;翅片式散热器;汽车百叶窗 |
| 摘要： | 散热器是汽车冷却系统中的核心部件，为发动机提供合适温度的工作环境。为符合节能减排的发展趋势，高效率轻量化的散热器设计成为主要研究方向，散热器翅片结构中，百叶窗翅片被公认为车用散热器领域中强化传热的典型代表，具有高效、结构紧凑等优点。本文将通过数值模拟的方法对百叶窗翅片进行结构优化。 使用基于双分布函数模型的LBM算法对传统矩形百叶窗翅片进行数值模拟，将模拟结果与试验拟合式进行对比，发现传热j子平均相对误差为6.53%，流动f因子的平均相对误差为5.72%，且所有相对误差均在10%以下，验证了LBM应用于百叶窗翅片数值模拟的可行性与合理性。在此基础上，通过将传统矩形百叶窗翅片的百叶窗等分并水平放置成阶梯状的方式，提出一种新型阶梯百叶窗翅片，进行数值模拟分析后可得到以下结论： (1)对3层、4层、5层阶梯百叶窗翅片进行数值模拟，发现3层、4层阶梯百叶窗翅片的传热性能和综合性能不及传统矩形百叶窗翅片，仅流动性能有所提升。5层阶梯百叶窗翅片的性能正好相反，相比传统矩形百叶窗翅片，传热性能平均提升了18.00%，流动性能平均下降了10.17%，综合性能平均提升了14.27%。以5层阶梯百叶窗翅片为原模型进行结构优化。 (2)改变阶梯间距为0.15mm~0.25mm，发现随阶梯间距的增加，阶梯百叶窗翅片的传热性能和综合性能将提升，流动性能将下降。 (3)改变窗翅角为19°~31°，发现24.05°时，综合性能最大，相比27°的原模型，传热性能平均提升了14.67%，流动性能平均下降了9.81%，综合性能平均提升了11.39%。 (4)改变阶梯宽厚比为1.57~3.52，发现随阶梯宽厚比的减小，阶梯百叶窗翅片的传热性能提升较小，流动性能下降幅度较大，综合性能基本不变，最大变化百分比为2.02%。 |
| 作者： | 戎晨彬 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 许友生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江科技学院 |
| 学位年度： | 2021 |
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