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波形百叶窗翅片在平行流换热器应用中的数值模拟研究
| 论文题名： | 波形百叶窗翅片在平行流换热器应用中的数值模拟研究 |
| 关键词： | 汽车空调;平行流换热器;波形百叶窗翅片;数值模拟 |
| 摘要： | 平行流换热器以其整体结构紧凑、换热性能强而被广泛应用在汽车空调中，百叶窗翅片的结构优化对于提高平行流换热器的总体换热特性具有关键意义，但因其结构复杂，影响换热的因素较多，所以目前国内外学者也处于探索研究阶段，当然也取得了一定的研究成果。本文以汽车空调中常用的百叶窗翅片模型为研究对象，利用数值仿真方法，对模型进行简化处理，通过迭代计算，对百叶窗翅片空气侧换热特性和流动特性进行分析。提出一种新型波形百叶窗翅片，并对其结构参数进行优化，得出最佳的结构参数组合。主要研究内容如下： 建立传统的矩形百叶窗翅片的三维数值模型，通过划分网格和设置边界条件等仿真步骤，得到其温度场、速度场和压力场的云图分布。根据模拟结果对传热因子和摩擦因子进行计算，以此作为评价百叶窗翅片空气侧换热效果的标准。并通过实验和Chang and Wang关联式、Davenport关联式与得到的模拟计算结果比较。结果显示：传热因子j误差小于11%，摩擦因子f的误差不大于21%，综合评价因子Ejf的误差不大于23%，均在允许误差范围之内，证明所建立的百叶窗翅片模型具有可靠性。 在传统百叶窗翅片建模的基础上，基于Ansys数值计算方法，建立了波形百叶窗翅片结构的三维流固耦合模型，在同样的入口速度条件下，将其温度场、速度场和压力场分别和传统矩形百叶窗的比较分析。结果得到：波形百叶窗翅片的换热系数较传统矩形百叶窗片的提高了7.7%~22.4%，综合评价因子提高8.1%~12.9%，表明在本文研究范围内，波形百叶窗翅片空气侧换热能力比传统矩形百叶窗翅片强。 在上述研究的基础上，再以波形百叶窗翅片为研究对象，以数值计算得到的换热系数和综合评价因子为考核标准，对波形百叶窗翅片结构参数进行优化分析，采用控制变量法研究波形百叶窗翅片的弦高H、开窗角度θ、百叶窗间距Lp、翅片厚度δ等不同结构参数换热器整体换热效率的影响。结果得到在本课题研究范围内，使得波形百叶窗翅片换热效果最优的参数组合为：弦高H=0.13mm、开窗角度θ=30°、百叶窗间距Lp=1.4mm、翅片厚度δ=0.11mm。 本文研究成果对今后波形百叶窗翅片的进一步优化研究以及在实际中的应用和改造提供理论依据并具有一定的指导意义。同时也为百叶窗翅片结构的推广应用起到促进作用。 |
| 作者： | 翟俊杰 |
| 专业： | 工程(建筑与土木工程) |
| 导师： | 李海军;赵博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中原工学院 |
| 学位年度： | 2022 |
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