工程车辆翼型热管式散热器性能研究

为了提升散热器综合性能,保持车辆工作性能稳定,根据生产商提供的几何参数,应用计算流体力学对管片式散热器单元性能进行数值计算,将结果与试验数据对比,以验证仿真模型的准确性.以尽量保持散热面积为前提,提出以NACA0018翼型作为热管特征,计算并对比两者的JF因子,进一步讨论其与NACA0012,NACA0021间的换热系数和压力损失差异.仿真结果表明:通过对散热器单元体的数值模拟,可在一定误差范围内获取散热器冷侧换热系数和压力损失;与扁平管翅片结构相比,仿真区间内翼型热管翅片的JF因子略高,当流速达到12m/s时,JF评价因子高出约15.97%;与NACA0018相比,NACA0021具有较高的换热系数和压力损失,设计时应根据相对厚度酌情选择.     

工程车辆散热器的传热特性分析与结构优化

为提高某工程车辆用管片式散热器性能,提出在散热器热管外壁增加导流结构作为改进方案。首先,采用Fluent15.0对原始散热器单元体进行仿真,对比试验数据验证仿真的准确性;其次,在原始散热器单元体的热管外壁增加导流结构作为改进模型,对比改进前后散热器的综合性能;最后,分析导流结构各参数的传热特性并优化导流结构。仿真结果表明:在入口风速为2～12 m/s时,仿真结果与试验数据的压力损失和换热系数的最大偏差在5%以内;入口风速为12 m/s时,改进模型的综合评价因子高出原始模型约6.73%;导流结构的长度、半径与散热器的压力损失和换热系数成正比,而安装位置则与之成反比,结合正交试验与信噪比分析得出的最优导流结构参数为半径r=0.5 mm,长度h=3.0 mm,位置p=5.8 mm。该研究为导流结构在散热器中的应用提供了新的经验认知。     

多海拔下不同散热器翅片的性能分析

为研究海拔对车辆散热器翅片性能的影响,编写了基于Matlab的管带式散热器计算程序,在验证仿真程序正确的基础上,分别计算不同热物理条件下百叶窗翅片、平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片4种常见翅片散热器在不同海拔地区的空气侧和水侧出口温度、空气侧压降、空气侧换热系数、散热量等参数;分析了海拔变化对不同翅片散热器散热能力的影响,对比了不同翅片散热器在变海拔下的散热特性和风阻特性.由综合换热系数可知,百叶窗翅片的散热能力最强,锯齿形翅片的海拔适应性最好.     

翅片参数对热管式动力电池模组散热性能的影响

针对动力电池模组在高放电倍率下由于散热不足引发的热安全性问题,以某方形锂离子电池为研究对象,设计了铝热管-铝板嵌入式电池热管理散热结构. 建立4因素3水平的正交试验方案,采用极差法和层次法相结合的分析方法,研究自然对流条件下电池模组的散热性能,分析了3C倍率放电时热管冷凝段翅片数量、翅片位置、翅片间距以及翅片尺寸的多参数耦合对电池模组最高温度的影响. 结果表明,翅片各参数对电池模组最高温度的影响权重主次顺序依次为：翅片数量翅片尺寸翅片位置翅片间距,翅片最优参数组合为A3B2C3D3. 在自然对流环境下,适当减小翅片间距既可保证散热效率又有利于电池散热系统的紧凑性. 同时对比分析不同对流换热条件对散热的影响,当翅片对流换热系数为55 W·m-2·K-1、翅片间距为9 mm时,即使在3C倍率加速工况放电时,电池模组的最高温度为40.57 ℃,最大温差为3.89 ℃.     

针式翅片圆筒散热器的自然对流散热研究

对自然对流散热条件下的LED灯具常用圆筒型散热器散热性能进行了数值仿真研究,并对比了针形翅片散热器与平板翅片散热器的热性能.讨论了热源功率大小、针形翅片的高度和竖直方向的个数分别对散热器热性能的影响.研究中给出了翅片高度与散热器高度的比例系数.分析了在不同高度比例系数下散热器在热性能上的变化,最终确定了最优的比例系数以及分析了该比例系数下翅片总重量的减少量.仿真结果表明:比例系数较大时,针形翅片散热器重量比平板式翅片散热器重量小,然而两种类型翅片的散热器在热性能上没有显著的区别.     

单排管空冷散热器换热及阻力特性研究

通过试验及数值模拟研究了单排管空冷散热器的翅片侧流动及换热特性,获得了相对翅片间距和相对翅片高度等参数对单排管空冷散热器的翅片侧换热和阻力特性的影响规律.随着单排管空冷散热器相对翅片间距的增大,翅片侧对流换热系数和阻力随之减小;随着相对翅片高度的增大,翅片侧对流换热系数和阻力也随之减小.     

圆形LED散热器散热特性的对比研究

发光二极管(LED)以其耗电量少、节能、环保、发光效率高、低成本等优势成为了第四代照明器件.本文提出了3种新型的LED圆形散热器:翅片外置型、翅片内置型、圆筒带孔型,并对3种散热器热性能进行了仿真对比研究.结果表明,翅片的分布对散热器的散热影响很大.同等输入功率下,圆筒带孔型散热器的散热性能最优,其次是翅片内置型散热器,最后是翅片外置型散热器.圆筒带孔型散热器散热性能在翅片外置型散热器的基础上最高可提升22.00%,其散热性能得到提升的同时,自身重量也降低了12.98%.其次对翅片内置型散热器的局部受热进行了分析,结果表明局部受热的位置对散热器的热性能有明显的影响.     

基于Flowmaster的汽车散热器结构分析与正交优化

针对某款汽车散热器,采用一维热流体仿真软件Flowmaster,建立了基于几何结构的换热器计算模型,并利用试验对该模型的可靠性进行了验证.在保证散热器整体体积不变的前提下,采用正交试验方法进行了仿真计算,分析了扁管宽度、扁管高度、翅片高度及翅片波距等结构参数对散热器换热性能的影响,并在此基础上确定了以散热器换热性能最佳为目标的优化结构尺寸.结果表明:当扁管宽度为27.00 mm、扁管高度为1.50 mm、翅片高度为6.25 mm、翅片波距为2.10 mm时,散热器的换热性能最佳.     

不同海拔对车用散热器性能的影响分析

为了研究不同海拔对车用散热器性能的影响,采用Fluent软件建立车用散热器仿真模型.由于散热器结构复杂,直接建模仿真计算量较大,将散热器翅片部分视作多孔介质模型,多孔介质参数通过对散热器单元仿真得到.结果表明:空气密度的下降是影响散热器传热性能的主要原因,随着海拔的升高,大气压力逐渐降低,空气密度随之减小,导致气体雷诺数相应减小,同时对流换热系数和散热量呈现下降趋势.海拔每升高1000 m,换热系数下降4.72％,散热量下降6.58％.     

基于数值模拟的芯片冷却散热器结构优化

针对计算机芯片冷却的典型散热器进行了三维数值模拟,对比分析了4类散热器的芯片冷却性能及翅片厚度的影响,得到了性能较佳的散热器模型和翅片厚度值.结果表明:散热器对称中心区域换热效果较差,两侧区域换热效果较好,结构设计时可重点考虑对称中心区域的强化传热.相对于A型和B型散热器,采用C型和D型散热器时,对流换热系数有显著提高,C型散热器的基板加热面温度明显降低,芯片冷却效果较佳.翅片厚度为2 mm时,A型、B型和C型散热器冷却效果较佳,D型散热器翅片厚度最佳值为2.5 mm.该研究对20种不同结构尺寸的散热器进行定量对比分析,阐述了流动传热特性,为芯片冷却散热器的结构优化设计提供了理论依据和工程指导.     

太阳花散热器的热性能分析

针对长度为10 cm、翅片数量为18、翅片厚度为0.7 mm、翅片高度为14 mm的太阳花散热器,建立了数值模拟模型,并通过实验对模拟进行了验证,发现两者误差在3.5%以内,证明了模拟结果的可靠性。在此基础上,采用数值模拟研究了散热器长度、翅片数量、翅片高度、翅片厚度与翅片温度和传热系数的定量关系。研究结果表明,在相同散热量下,翅片温度与传热系数均随着散热器长度的增加而降低,而翅片温度随着翅片数量的增多先降低后升高,因而存在最佳翅片数量使散热能力最强;翅片温度随着高度的增加而降低,翅片厚度对翅片温度的影响不大。     

汽车散热器的性能分析及翅片结构优化

运用CFD方法对某型汽车管带式百叶窗散热器进行性能分析及翅片结构优化,建立某型汽车散热器单周期翅片组模型并对其进行不同风速工况下的三维模拟计算。基于计算结果设置某型散热器多孔介质的物性参数,将该散热器仿真计算结果与试验结果进行对比,验证该方法的可行性。通过综合性能评价因子j/f~(1/3)研究并找出本次研究百叶窗翅片中,综合性能最佳的翅片,利用上诉方法计算最佳结构翅片整体散热器的换热特性和阻力特性。研究结果表明:多孔介质模型计算结果与试验结果比较吻合,验证了这种散热器研究方法的可行性。本次研究百叶窗翅片结构中综合性能最佳的翅片结构是间距2.4 mm,开窗角度27°。     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。     

变压器用片式散热器传热结构改进的数值分析

片式散热器具有成本低、结构简单、散热效率高等优点,是保障变压器正常生产、调节工艺介质温度的关键设备,其换热性能直接影响变压器内部绕组等金属器件的使用寿命。为提高片式散热器换热性能,达到节能环保、降低能耗的目的,在模型Y方向两侧安装散热板,并在散热板上设置不同直径的穿孔,通过数值模拟的方法研究穿孔直径对散热板的辐射换热、对流换热和综合换热性能的影响。结果表明：安装散热板后,散热器的总散热量提高了3.9 %,出口0.3 m处油温降低了6.91 K;安装孔径为18 mm的散热板后,两侧散热板的综合传热性能分别提高了25.46 %和28.76 %。可见18 mm穿孔散热板为最佳选择,该研究为片式散热器的设计和改进提供了新的经验认知。     

微重力条件下管肋式空间辐射器的传热分析

建立了航天器上常用的管肋式空间辐射器在微重力条件下的导热、对流和辐射相互耦合的复杂传热过程的数学模型，并考虑了管壁与肋片表面之间相互辐射的影响。整个模型的求解采用迭代法，管内流体的速度场和温度场的求解用ＳＩＭＰＬＥ算法，分别计算了肋片上的温度分布、管壁与肋片上的热流分布与管内对流换热的平均Ｎｕ数，得出了进行管肋式空间辐射器优化设计所必需的重要参数，同时还研究了重力场对辐射器传热的影响，对在地面上进行空间辐射器的模拟实验研究具有重要意义。     

管肋式空间辐射器强化传热分析与优化设计

建立了微重力环境下管肋式空间辐射器传热过程的数学模型。求解了处于导热和辐射相耦合的复杂边界条件下的管内热载体的对流换热、管肋式空间辐射器的传热热阻、有太阳垂直照射和无太阳照射情况下单位长度辐射器的散热量及单位质量的散热量随肋片宽度的变化等。分析了管肋式空间辐射器的强化传热措施及其必要性,并以单位质量的散热量为优化目标,对管肋式空间辐射器的结构尺寸进行了优化分析,提出了强化传热的方法。     

汽车空调管带式蒸发器模型参数数值模拟分析

在湿工况下对管带式蒸发器进行了制冷剂侧和空气侧性能实验,还利用模型进行了管带式蒸发器性能的研究.制冷剂侧的研究表明:管带式蒸发器管内参数分布极不均匀,采用传统的集中参数模型计算很不合理.空气侧通过研究百叶窗角度对换热和压降的影响,改进了原有的翅片结构.相比原翅片,改进后的翅片空气侧表面传热系数提高在21%以上,但压降仅增大不到4.5%.该模型不仅合理可靠,而且具有较高的准确度.研究结果对汽车空调厂商在设计同类型产品时具有一定参考价值.     

管翅换热器换热与流动的三维定常特性分析

为了深入了解单排管翅式换热器换热和流动特性,在雷诺数为100~600之间,翅片间空气为定常层流条件下,利用复合坐标网格系统及对流、导热相结合的数值分析方法,对5种不同几何参数平板翅紧凑管翅式换热器的流场、温度场、换热系数、传热量、压降、翅片效率进行了模拟计算和分析。结果表明:翅片越薄,单位体积、单位质量的传热量越大;在一定雷诺数条件下,存在一个最佳的翅片间距,并使得换热量最大;对所讨论的5种情况来说,当雷诺数为400时,翅片宽度较小的?热器的总传热量比其他4类高10%左右,但压力损失的降低变化不大。无论在哪种条件下,翅片后半部的传热量占全部传热量的25%以下,并且当雷诺数较低时,该比例会更低。