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基于CFD方法的汽车中冷器数值模拟研究
| 论文题名： | 基于CFD方法的汽车中冷器数值模拟研究 |
| 关键词： | 汽车中冷器;温度场;对流换热;数值模拟;CFD方法 |
| 摘要： | 随着我国汽车工业的发展，管带式中冷器以其极大的紧凑性、优良的换热性能，在汽车冷却系统中得到了越来越广泛的应用。国内外的科学工作者在中冷器、散热器热侧、冷空气侧结构参数变化对其性能的影响规律和换热机理方面进行了深入、系统的研究。 由于中冷器的内部流场复杂性、结构复杂性，这使得实验研究受到了许多限制。本文运用CFD软件对其冷却扁管侧、百叶窗翅片侧的温度场及流场进行了数值模拟分析，可以清楚的了解冷却管、百叶窗翅片内部的压力、温度等参数的分布和变化情况。优化其几何结构参数，可以大大降低实验设计费用和缩短设计周期。 本文建立了冷却扁管、百叶窗翅片三维有限元模型，考虑了扁管侧、百叶窗翅片侧导热和空气对流换热的耦合因素，研究了四种不同结构冷却扁管、十一种不同结构参数翅片（翅片波距、翅片波高、翅片厚度、百叶窗间距、百叶窗角度）对中冷器传热和流动性能的影响规律。并将冷却管数值计算结果同传热Gnielinski实验关联式、Webb实验关联式、摩擦因子Filonenko经验公式、Blasius关联式进行了对比;而百叶窗翅片数值结果同Dong junqi实验关联式和Davenport实验关联式进行了对比，发现数值计算值与实验关联式结果各点吻合的良好。通过无量纲因子(j/f)1/3方法评价了口琴式冷却管具有最优换热性能，斜撑式结构次之。并综合评价了百叶窗角度为25°具有最好的综合性能。还通过数值计算，预测了百叶窗翅片侧结构参数变化对中冷器换热特性的灵敏度，如翅片波距变化对换热和压降灵敏度较高;而翅片厚度、百叶窗间距、百叶窗角度变化对换热和压力损失影响较弱，灵敏度都较低，为换热和压力损失的次要因素。 本文对中冷器两侧的流动和换热进行了比较全面的数值模拟，分析了各种几何结构参数的影响，具有一定的学术意义和工程价值，为汽车冷却系统的匹配选型和优化设计提供了理论依据。 |
| 作者： | 邓为 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 杨英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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