隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,車輛對熱管理系統(tǒng)不斷提出更高更復雜的散熱需求。應用數(shù)值仿真方法對動力艙內的流動換熱進行分析是動力艙熱管理系統(tǒng)優(yōu)化的常用手段。其中,換熱器和冷卻風扇是熱管理系統(tǒng)中最關鍵的部件,同時也是動力艙內建模與仿真的難點。為了進一步提高動力艙內流動換熱仿真的精確度與計算效率,本文對換熱器和冷卻風扇的建模與仿真方法進行研究,針對動力艙內的流動換熱仿真,提出了一些針對換熱器和冷卻風扇的建模方法與仿真策略,可以在進行動力艙內的流動換熱數(shù)值計算時對換熱器與冷卻風扇的建模仿真起到一定的指導作用。本文所研究的主要內容包括:1)提出了換熱器特性參數(shù)的兩種獲取方法第一種方法根據(jù)原始尺寸換熱器風洞試驗數(shù)據(jù)計算變尺寸換熱器特性參數(shù)。該方法首先根據(jù)阻力系數(shù)公式與范寧摩擦因子試驗關聯(lián)式推導出換熱器風阻特性計算公式,然后通過MATLAB建立二維數(shù)值模型以計算傳熱特性。經過驗證,通過這種計算方法所得到的風阻最大誤差為-4.5%,熱流量最大誤差為2.2%。這種計算方法可以為變尺寸換熱器提供一種可靠且便捷的換熱器特性參數(shù)獲取方法。第二種方法通過對換熱器微觀單元的流動與共軛傳熱進行數(shù)值仿真,直接提取換熱器的流...

【文章頁數(shù)】：185 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 動力艙流動換熱仿真研究內容與技術關鍵點
    1.3 換熱器建模與仿真方法研究進展
        1.3.1 換熱器模塊的物理等效建模
        1.3.2 換熱器單元的數(shù)值仿真
        1.3.3 換熱器數(shù)值仿真的多尺度耦合
    1.4 冷卻風扇的建模與仿真方法研究進展
        1.4.1 動靜干涉(RSI)方法
        1.4.2 風扇物理等效模型
    1.5 本文研究目標及主要內容
第2章 換熱器特性參數(shù)獲取方法研究
    2.1 對現(xiàn)有換熱器特性參數(shù)獲取方法的討論
    2.2 基于試驗數(shù)據(jù)計算變尺寸換熱器特性參數(shù)的方法
        2.2.1 變尺寸換熱器特性參數(shù)計算方法
        2.2.2 特性參數(shù)計算方法的有效性驗證
    2.3 通過數(shù)值計算獲取換熱器特性參數(shù)的方法
        2.3.1 換熱器單元計算域的建立方法研究
        2.3.2 層流與湍流模型選擇
        2.3.3 近壁處理方法分析及壁面函數(shù)改進
        2.3.4 獲取換熱器特性參數(shù)的后處理方法
        2.3.5 換熱器特性參數(shù)仿真獲取方法的有效性驗證
    2.4 本章小結
第3章 動力艙內換熱器模塊的建模仿真方法研究
    3.1 對現(xiàn)有換熱器模塊建模方法應用在動力艙中的討論
    3.2 適用于動力艙的換熱器等效建模方法
        3.2.1 多孔介質模型
        3.2.2 簡單有效度模型
        3.2.3 有效度-傳熱單元數(shù)(e-NTU)法
    3.3 簡單有效度模型的修正研究
        3.3.1 簡單有效度模型的理論分析
        3.3.2 簡單有效度模型的修正
        3.3.3 修正方法有效性驗證
    3.4 修正有效度模型與e-NTU法對比
        3.4.1 建模方法比較分析
        3.4.2 基于ε-NTU法進行換熱器模塊仿真計算
        3.4.3 仿真結果比較分析
    3.5 本章小結
第4章 基于MRF方法的冷卻風扇建模仿真策略研究
    4.1 對現(xiàn)有風扇建模方法應用在動力艙中的討論
    4.2 MRF方法仿真冷卻風扇的應用討論
        4.2.1 MRF方法
        4.2.2 對MRF方法應用現(xiàn)狀的討論
    4.3 MRF分區(qū)對冷卻風扇數(shù)值仿真結果的影響
        4.3.1 冷卻風扇壓升特性的試驗測取
        4.3.2 基于不同MRF分區(qū)進行冷卻風扇數(shù)值仿真
        4.3.3 MRF分區(qū)對仿真結果的影響分析
        4.3.4 誤差來源的理論分析
    4.4 MRF交界面引入誤差的修正研究
        4.4.1 MRF交界面引入誤差的修正方法
        4.4.2 修正方法的有效性驗證
    4.5 本章小結
第5章 多風扇動力艙中冷卻風扇建模仿真方法研究
    5.1 現(xiàn)有風扇建模方法應用在多風扇動力艙中的討論
    5.2 三維風扇區(qū)域模型仿真冷卻風扇的應用分析
        5.2.1 三維風扇區(qū)域模型理論分析
        5.2.2 試驗風扇全壓曲線作為模型邊界的局限性分析
    5.3 基于試驗風扇全壓曲線推求模型邊界參數(shù)的方法研究
        5.3.1 考慮風扇效應的系統(tǒng)壓力損失評估方法開發(fā)
        5.3.2 模型邊界參數(shù)的PtFIC推求方法
    5.4 PtFIC方法的有效性驗證
        5.4.1 應用PtFIC方法推求三維風扇區(qū)域模型邊界參數(shù)
        5.4.2 PtFIC方法的有效性驗證
    5.5 關于三維風扇區(qū)域模型與系統(tǒng)壓損評估方法的幾點討論
        5.5.1 三維風扇區(qū)域模型對葉尖間隙流動的仿真效果
        5.5.2 系統(tǒng)壓損評估結果對比
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 全文工作總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
攻讀博士學位期間參加的科研工作
攻讀博士學位期間獲得的獎勵
附件
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3779682