基于熱流固耦合的微型換熱器設計方法研究.pdf

1、以整體微通道換熱器為研究對象的流體流動傳熱和結構熱應力的有限元數(shù)值模擬方法均面臨有限單元數(shù)過多誘發(fā)的通用計算機計算能力不夠的限制，從而使微通道換熱器結構應力模擬仿真至今仍是一項工程技術挑戰(zhàn)，針對這一技術難題，本文研究提出了通過在對稱單元位移邊界施加等效彈性支撐約束來近似反映微通道壁面的熱脹冷縮的位移約束的簡化模擬技術方法，并實現(xiàn)了微通道換熱器傳熱和結構應力的快速模擬，為微通道換熱器計算機輔助工程虛擬樣機設計奠定了基礎。本文基于對稱單元位

2、移邊界施加等效彈性支撐約束的簡化模擬技術方法，模擬研究了不同微通道換熱器的流阻特性、傳熱特性和結構強度特性，為研發(fā)高效微通道換熱器提供了理論指導。研究主要取得如下成果：
　　在微通道換熱器中截取對稱單元方法不能直接用于結構應力模擬仿真，而采用整體微型換熱器為對象的結構應力模擬仿真又面臨計算機計算能力的限制，所以微通道換熱器結構應力模擬仿真至今仍是一項工程技術挑戰(zhàn)，而研究提出基于對稱單元的微通道換熱器結構應力的有限元簡化模擬分析法是

3、解決這一技術難題的關鍵。
　　針對上述技術難題，本文首次研究提出了通過在對稱單元位移邊界施加等效彈性支撐約束來近似反映微通道壁面的熱脹冷縮的位移約束的微通道換熱器危險區(qū)域熱流固耦合熱應力的有限元簡化數(shù)值模擬方法。
　　基于對稱單元施加等效彈性約束的有限元簡化數(shù)值模擬方法系統(tǒng)研究了不同微通道換熱器的流阻特性、傳熱特性和結構強度特性，研究結果表明微通道換熱器流阻壓降從大到小排序為：三角形微通道?六邊形微通道?矩形微通道?橢圓形微