車輛典型熱交換器流動傳熱微觀機制研究及性能優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)代車輛技術(shù)的發(fā)展要求冷卻系統(tǒng)為整車經(jīng)濟性能、排放性能、可靠性和舒適性等指標的全面提升“保駕護航”，即現(xiàn)代車輛冷卻系統(tǒng)要求既能各種運行工況下的散熱需求，保證關(guān)鍵零部件可靠工作，又要盡量減少能量損失，提高系統(tǒng)熱力效率。毫無疑問，冷卻系統(tǒng)中各個熱交換器的性能優(yōu)化設(shè)計是先進冷卻系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，而流動傳熱傳質(zhì)的相關(guān)理論及影響機制又是換熱器以及系統(tǒng)性能優(yōu)化設(shè)計的重中之重。近年來，盡管各種強化傳熱技術(shù)不斷取得進展并付諸應(yīng)用，但是它們普遍存在一個問題

2、，即以更多的流動阻力增加換取了傳熱強化的效果?？梢哉J為，研發(fā)理想冷卻系統(tǒng)的最大瓶頸在于流動傳熱理論的不完善以及不甚清晰的流動傳熱微觀影響機制。
　　本文主要是遵循流動傳熱細微化和計算精確化這個引導(dǎo)趨勢，研究流動傳熱性能的影響因素并進行機制分析；并實現(xiàn)換熱單元溫度場分布可視化，以驗證本文采用的數(shù)值仿真方法。本文的主要研究內(nèi)容主要有以下幾個方面：
　　溫度場可視化實驗搭建流動傳熱性能研究的數(shù)值仿真平臺，并設(shè)計溫度場可視化實驗臺，

3、實現(xiàn)換熱翅片表面?zhèn)鳠崆闆r的可視化，以此驗證并完善適用于換熱單元熱力性能計算的數(shù)值仿真平臺；
　　典型換熱單元的流動傳熱分析對車用三種典型換熱器的換熱單元進行流動傳熱性能的計算，探索影響性能的微觀因素并分析機制，確定相對最優(yōu)的翅片結(jié)構(gòu)尺寸以及匹配形式；
　　換熱器整體流動傳熱分析數(shù)值仿真兩種車用換熱器整體熱力性能，探索性能影響機制并進行結(jié)構(gòu)以及性能優(yōu)化設(shè)計，尋求提高換熱器性能的方法，并進行了實驗驗證；
　　流動傳熱性能分

4、析方法在數(shù)值仿真流動傳熱性能的同時，尋求適合于熱力性能數(shù)據(jù)分析的方法。
　　通過上述研究工作，本文獲得了以下主要結(jié)論：
　　(1)將紅外攝像技術(shù)與流動傳熱性能測試實驗相結(jié)合，可以實現(xiàn)換熱單元溫度場的可視化研究，為仿真研究流動傳熱性能提供了驗證手段；
　　(2)通過對換熱單元進行熱力性能仿真，得到了典型換熱器中紊流片與散熱帶的最優(yōu)化匹配形式，分析了翅片結(jié)構(gòu)等參數(shù)對性能的影響機制并進行了參數(shù)優(yōu)化；
　　(3)通過對換

5、熱器整體熱力性能的仿真和實驗研究，分析了熱力性能的影響因素以及影響機制，可以從冷、熱側(cè)出入口位置、流道內(nèi)翅片排列形式以及冷卻工質(zhì)等角度優(yōu)化換熱器的熱力性能；
　　(4)將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、靈敏度分析技術(shù)、多目標優(yōu)化技術(shù)等與仿真技術(shù)相結(jié)合，可以拓展研究思路，提高熱力性能分析效率。
　　本文采用數(shù)值仿真研究方法結(jié)合部分實驗工作，研究了換熱單元以及換熱器的熱力性能，分析了性能影響因素以及影響機制，并從不同的角度研究了性能優(yōu)化途徑，