基于FLUENT的PTC加熱器工藝參數(shù)優(yōu)化及其數(shù)值模擬.pdf

1、PTC電加熱器是指采用具有正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient)的熱敏材料作為加熱元件的加熱器，具有熱阻小、熱轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地使用于家用電器，電力設(shè)備等領(lǐng)域。電動(dòng)汽車的行駛主要依靠電能，無法通過發(fā)動(dòng)機(jī)獲得足夠的余熱來采暖，不能沿用傳統(tǒng)燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)來制熱，在開發(fā)電動(dòng)汽車同時(shí)必然對(duì)其配套的供暖系統(tǒng)進(jìn)行研制。論文以電動(dòng)汽車PTC水暖加熱器為研究對(duì)象，通過熱能量傳遞和能量守恒方程分析了進(jìn)出口

2、水流速度、溫度變化規(guī)律，利用流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent對(duì)PTC水加熱器工作過程中內(nèi)部流場進(jìn)行三維數(shù)值模擬，最后運(yùn)用正交試驗(yàn)法對(duì)實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)比模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)值，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的可靠性，為PTC運(yùn)行初始工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學(xué)指導(dǎo)和理論基礎(chǔ)。
　　本文將FLUENT流體分析軟件對(duì)電動(dòng)汽車的PTC水加熱器進(jìn)行流體分析，通過對(duì)PTC水加熱器工作過程中溫度場、壓力場和速度場進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬分析和研究，進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化PTC水加熱器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行

3、參數(shù)，通過對(duì)比不同湍流強(qiáng)度和速度的條件下PTC水加熱器的內(nèi)部流場，得到了PTC水加熱器的溫度場、速度場和壓力場的變化規(guī)律和影響因素。以廠方提供的湍流強(qiáng)度40％、速度0.8m/s、初始溫度35.8℃進(jìn)行了初始方案下的模擬分析。模擬結(jié)果表明，由于PTC水加熱器的槽壁具有的厚度不均，初始方案下的加熱效果較差，加熱速度較慢，模擬中的加熱情況與實(shí)際結(jié)果比較吻合，驗(yàn)證了流體分析軟件FLUENT的模擬分析結(jié)果的可靠性，縮短了新產(chǎn)品研發(fā)周期，降低了實(shí)驗(yàn)

4、材料成本，具有一定的參考價(jià)值。
　　本研究為解決PTC水加熱器加熱效果不明顯的情況，以溫度場、壓力場和速度場三變量參數(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。通過各組模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比和分析，確定出最佳方案:湍流強(qiáng)度60％、速度1m/s和初始溫度38.8℃。將初始方案與最佳方案的模擬結(jié)果對(duì)比分析可知:較高的湍流強(qiáng)度、水流速度和初始溫度可以加快水流的速度，可以在同樣的時(shí)間內(nèi)傳遞更多的熱量，使加熱效果更好。
　　最后，進(jìn)行了PTC水加熱器的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)通