翅側結構數組對管帶式散熱器性能影響的數值模擬.pdf

1、管帶式散熱器是車輛冷卻系的關鍵換熱部件，負責控制發(fā)動機循環(huán)冷卻水的溫度。散熱器的主要熱阻源于水管外壁及散熱帶（翅片）與空氣之間的對流傳熱熱阻。空氣流經散熱器芯體時，與若干個由翅片和水管壁組成的小通道（換熱單元）進行熱交換，其換熱單元內的流動傳熱特性主要取決于翅片與百葉窗的結構與尺寸，翅片與百葉窗的結構及尺寸又與散熱器芯體的迎風面密切相關。迎風面上換熱單元結構與尺寸不僅對單元內流動傳熱造成影響，還會使散熱器的迎風面布置及其緊湊性產生變化。

2、因此，研究迎風面上換熱單元的結構與尺寸對提升散熱器的熱力性能、緊湊性等具有實際應用價值。
　　本文圍繞翅窗結構展開研究，旨在尋找合理的結構參數選取策略。基于各結構參數間具有一定的匹配關系，本文選取匹配結構數組為研究對象，這些數組包括翅間距和百葉窗間距、百葉窗寬度和翅高、翅高和扁管寬度。針對以上結構數組，利用CFD軟件FLUENT對換熱單元內空氣的流動傳熱過程進行數值模擬，通過比較分析換熱單元內各數組取值對對流傳熱系數、壓降的影響，

3、引入散熱器同耗材熱力性能評價因子(JF)A和同體積熱力性能評價因子(JF)v，分別從換熱面積和體積（緊湊性）角度評價散熱器的綜合性能，結合散熱器生產、運行的實際需要，給出翅側結構數組的取值范圍。主要研究結論有:
　　(1)翅窗間距比對換熱單元內的流動傳熱影響顯著，尤其在Lp=1.2mm時更加突出。換熱單元內的對流傳熱系數隨Fp/Lp增加呈先下降，后小幅回升，再下降的變化規(guī)律，波動出現在Fp/Lp=1.0～1.2范圍內，uin=10

4、m/s，Lp=1.2mm時，波動回升幅度為2.9％。換熱單元內的壓降隨Fp/Lp增大而下降，同樣在Fp/Lp=1.0～1.2范圍內出現微小波動。散熱器同耗材熱力性能評價因子(JF)A隨Fp/Lp的變化也呈現波動式的變化趨勢，翅窗間距比對散熱器同體積熱力性能評價因子(JF)v的影響更為明顯。綜合考慮散熱器生產、運行需要，推薦Lp取1.2mm，Fp/Lp在1.0～1.2范圍內選取。
　　(2)窗翅寬度比L1/F1對換熱單元內的流動傳熱

5、有顯著影響。相同迎面風速工況下，換熱單元內的對流傳熱系數隨L1/F1增大而增大，但增長幅度逐漸減小，而壓降則隨F1/L1呈近似線性增加趨勢。評價因子(JF)A隨L1/F1增大呈先增大后減小的變化關系，拐點出現在L1/F1=0.8處，建議L1/F1選取范圍為0.75～0.85。
　　(3)翅高F1和扁管寬度Dm共同決定換熱單元內的空氣流動狀況，但不以比值影響換熱單元的流動傳熱。相同的迎面風速工況下，F1對換熱單元內的傳熱和流動阻力影