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汽车中冷器CFD性能分析与结构参数改进研究
| 论文题名： | 汽车中冷器CFD性能分析与结构参数改进研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;中冷器;换热性能;流阻性能;计算流体力学;结构参数 |
| 摘要： | 目前，中国汽车产业处在高速发展阶段。在当前节能和减排的双重压力下，发动机燃油经济性能和排放性能已成为汽车重要的设计指标。增压中冷技术提高了发动机的动力性、经济性和尾气净化程度，对当前汽车工业的发展和环境的改善有着积极的影响。 本文应用CFD方法对影响汽车中冷器性能的关键部件冷却扁管、散热翅片和散热芯体进行了全面的数值模拟分析，得到流场的分布情况及多个性能参数的变化情况，并分析结构参数对换热性能和流阻性能的影响，再通过改进散热芯体的多个结构参数来提升其综合性能。 (1)针对四种不同结构参数的冷却扁管进行了性能对比分析。首先在软件SolidWorks中建立扁管的几何模型，并做简化处理;再将其导入前处理软件ANSA中完成网格划分，建立三维有限元模型;然后在软件ANSYS Fluent中对有限元模型进行数值模拟计算，并对计算结果进行后处理，对比分析四种冷却扁管的压力场、速度场、温度场的分布情况;再通过散热量和压力降考察它们的换热性能和流阻性能，最后通过无量纲因子(j/f)1/3评价它们的综合性能。 (2)针对七种不同波高、波距、厚度的正弦波断面结构的平直翅片进行了性能对比分析。首先建立七个翅片有限元模型并进行仿真计算;然后在七个工况下研究分析翅片结构参数变化对其换热性能和流阻性能的影响，考察的性能参数包括:冷空气侧的换热系数、热流密度、散热量和压力降;最后进一步分析各结构参数对性能的影响灵敏度。 (3)从气管管径、气室结构、冷却扁管三个方面对中冷器散热芯体进行了性能对比分析与改进，并在多个进气工况下对改进方案进行了有效性验证。综合来看，通过对散热芯体结构参数的改进，使其换热性能和流阻性能与原散热芯体相比都得到了较大程度的提高。 通过实体建模、模拟分析和结构改进的研究方法可显著缩短中冷器开发的周期与成本。这些研究结果为中冷器性能的改进提供重要的理论依据，在实际工程应用领域具有一定的指导意义和参考价值。 |
| 作者： | 陈孝棪 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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