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基于CFD技术的中冷器性能优化研究
| 论文题名： | 基于CFD技术的中冷器性能优化研究 |
| 关键词： | 中冷器;换热系数;汽车排放;发动机 |
| 摘要： | 随着汽车工业已经发展到比较完善的程度，由于非再生能源的紧缺、环境污染的日益严重以及人们生活水平的提高，人们越来越关注汽车尾气污染等排放问题，不再仅仅满足于汽车动力性能和燃油经济性能的提高，同时国家对汽车排放标准的要求也越来越严格，发动机排放性能已经成为汽车设计中一个重要指标。增压中冷系统不仅可以提高发动机功率，还能够显著地降低污染物，对于改善和优化发动机的动力性、经济性和排放性能具有重要的意义。 首先，本文在分析中冷器性能的过程中确定以压降作为其流动性能的评价指标;以换热系数作为其换热性能的评价指标。利用UG软件建立中冷器计算域模型，并简化处理;应用Gambit和ICEM划分网格;利用实验获取中冷器边界条件，采用Fluent数值计算的方法进行计算分析。获得中冷器散热芯体原模型的压降值为9.326kPa，其散热量为16.058kW;百叶窗翅片原模型的压降值为447.291Pa，散热量为28.446W。通过Tecplot的后处理，研究中冷器结构流场的流动、换热性能特征，发现其性能还具有提升空间。 其次，进行中冷器台架实验，将仿真结果与实验值进行比较，对比结果表明:在压降方面，仿真计算结果与实验结果的误差为8.47％;在散热量方面，其误差为7.27％。实验结果和仿真结果很好吻合，验证了CFD仿真计算的可行性。 最后，本文建立中冷器散热芯体和百叶窗翅片的优化模型，对优化后的各个方案模型采用相似的方法进行CFD计算，得到不同结构参数、不同进气流量下中冷器芯体和百叶窗翅片的计算域的温度场和压力场，进而研究其传热和流动性能。在对中冷器散热芯体优化后，结果表明:增大中冷器排气管道的直径，其换热系数变化不是很明显，但芯体内部的压降降低21.42％;降低中冷器的进气流量，其换热系数降低最大降幅为13.37％，但芯体内部的压降也最大减小24.85％。对百叶窗翅片进行优化后，结果表明:减小百叶窗的角度，其翅片的换热系数降低了2.11％，但压降的最大减小幅度为31.90％;增加百叶窗翅片的间距，换热系数减小12.24％，而冷却空气侧压降最大降低了41.50％，大大提高了中冷器的性能。 |
| 作者： | 罗海锋 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 侯献军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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