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全功率燃料电池汽车散热关键部件优化设计
| 论文题名： | 全功率燃料电池汽车散热关键部件优化设计 |
| 关键词： | 燃料电池汽车;进气格栅;散热器;流动特性;换热特性 |
| 摘要： | 质子交换膜燃料电池具备的工作温度低、效率高、清洁等优点使其成为新能源汽车的理想动力源。然而，质子交换膜燃料电池的工作温度低，功率需求大，造成了全功率燃料电池汽车突出的热管理问题。本文分析了全功率燃料电池汽车整车散热过程中的主要散热部件，研究了全功率燃料电池汽车的进气格栅与散热器两个散热系统中的关键部件，并对散热器进行结构优化，以提高系统的散热性能。 研究了全功率燃料电池汽车热管理系统的基本过程，各部件工作流程以及对热管理系统的影响。关键热管理系统部件为进气格栅与散热器。对比了全功率燃料电池汽车荣威950与丰田Mirai进气格栅的流动特性与换热特性。根据两款车型的实际尺寸建立了车头部分的物理模型，计算了散热器的冷却液进出口温度以及不同进气格栅所对应的散热器的空气侧的空气流量。以实际散热器尺寸为基础进行物理建模，对不同开窗角度的散热器翅片的流动与换热特性进行了研究。研究结果表明，Mirai的进气格栅布置优于荣威950，散热器最优的翅片开窗角度为23°。 对燃料电池汽车的主要散热部件散热器进行了仿真计算。以23°翅片开窗角度为基础，设计了四种不同的散热器芯结构并对其进行数值模拟计算以研究其换热与流动特性。从努塞尔数、压降、泵功、管壁换热量以及场协同等角度对四种散热器进行性能对比。计算结果表明：迎风弯管百叶窗式混合结构散热器芯的传热性能最优，相比于传统管带式散热器的散热性能提升了12%。 |
| 作者： | 龚骋原 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 涂正凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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