本文關(guān)鍵詞：工程機械發(fā)動機水冷中冷器散熱性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前國內(nèi)工程機械發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)空氣中間冷卻器(以下簡稱中冷器)主要以空冷式為主,對水冷式中冷器的研究較少。隨著近年來工程機械領(lǐng)域日益增長的節(jié)能與高效化要求,工程車輛的各種功能組件的功率越來越大,而發(fā)動機機艙越來越小,這給車輛冷卻系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。如何用更小的體積得到更高的散熱功率,已經(jīng)成為當(dāng)今車輛冷卻系統(tǒng)研究的重點。而水冷式中冷器相對與空冷式中冷器體積更小。本文立足于工程機械發(fā)動機中冷器,研究能滿足其水冷散熱要求的兩種形式中冷器——管殼式中冷器、板翅式中冷器。分析對比了這兩種形式的散熱性能和阻力性能,希望能找到一種小體積、高效率的工程機械中冷器形式。首先,運用數(shù)學(xué)方法和MATLAB軟件,從管殼式中冷器整體中提取了換熱管單元體模型,利用CFD分析了增壓空氣在換熱管內(nèi)流動時的速度場、壓力場和溫度場。對普通和改進波紋管模型以及波紋管不同尺寸的模型等進行了數(shù)值模擬,得到了不同參數(shù)下波紋管內(nèi)空氣努爾數(shù),傳熱因子j、摩擦因子f隨雷諾數(shù)的變化曲線,分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對波紋管散熱性能和阻力性能的影響。其次,建立與波紋管相同外徑的其他三種類型的換熱管,分析了換熱管類型對散熱性能和阻力性能的影響,得到在局部單元體中,波紋管和縮放管的強化性能最好。隨后按照管殼式制造標(biāo)準(zhǔn)建立了相同殼體尺寸不同換熱管的管殼式中冷器整體模型,并對整體模型中換熱管的溫度場和壓力場進行了分析。得到了不同類型換熱管管殼式整體模型的散熱性能和阻力性能,結(jié)果表明,四種換熱管的管殼式中冷器模型中波紋管最好。再次,以板翅式中冷器為研究對象,建立了中冷器翅片流道單元體模型并進行仿真,得到冷熱流體流經(jīng)翅片時的速度場、壓力場和溫度場,以及改變翅片厚度時翅片模型的散熱性能和阻力性能。通過仿真得到空氣側(cè)與冷卻液側(cè)相關(guān)的多孔介質(zhì)參數(shù),代入整體模型中,研究不同空氣入口方向?qū)Π宄崾街欣淦魃嵝阅芎妥枇π阅艿挠绊�。最�?取上述研究中具有代表性的管殼式中冷器和板翅式中冷器的物理模型,使用UG和MATLAB軟件對模型進行了體積和質(zhì)量計算,對比兩者在單位體積下的散熱性能和阻力性能。得到的結(jié)論是:對于相同體積大小的中冷器,板翅式散熱性能較好,管殼式阻力性能較好。且在相同散熱量的基礎(chǔ)上,管殼式中冷器在冷卻增壓空氣時造成的空氣壓力損失更小。
【關(guān)鍵詞】：工程機械 波紋管 管殼式中冷器 板翅式中冷器 對比
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU603
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 中冷器類型及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 中冷器內(nèi)部形式17-19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 管殼式中冷器單元體數(shù)值模擬20-40
• 2.1 水冷中冷器循環(huán)系統(tǒng)20-21
• 2.2 水冷中冷器物理模型21-23
• 2.2.1 管殼式換熱管材料選擇21-22
• 2.2.2 換熱管中心距及排列方式選擇22-23
• 2.2.3 換熱管類型23
• 2.3 換熱管傳熱原理23-28
• 2.3.1 換熱管傳熱原理分析23-25
• 2.3.2 波紋管強化傳熱原理25-26
• 2.3.3 散熱性能評價標(biāo)準(zhǔn)26-28
• 2.4 換熱管性能數(shù)值模擬28-34
• 2.4.1 單元體模型建立28-30
• 2.4.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件30-32
• 2.4.3 控制方程32-34
• 2.4.4 模型網(wǎng)格無關(guān)性驗證34
• 2.5 流體物理性質(zhì)參數(shù)34-37
• 2.5.1 空氣物理性質(zhì)參數(shù)及計算修正34-37
• 2.5.2 冷卻液物性參數(shù)37
• 2.6 本章小結(jié)37-40
• 第3章 中冷器波紋管單元體性能研究40-60
• 3.1 模型基本參數(shù)及性能計算40-42
• 3.1.1 模型基本參數(shù)40-41
• 3.1.2 換熱管計算參數(shù)修正41-42
• 3.2 波紋管數(shù)值仿真流場分析42-45
• 3.2.1 波紋管速度場分析42-43
• 3.2.2 波紋管溫度場分析43-44
• 3.2.3 波紋管壓力場分析44-45
• 3.3 不同節(jié)距比普通波紋管性能分析45-48
• 3.3.1 不同節(jié)距比對阻力性能的影響45-46
• 3.3.2 不同節(jié)距比對散熱性能影響46-47
• 3.3.3 不同節(jié)距比綜合強化系數(shù)47-48
• 3.4 不同最大最小直徑比普通波紋管性能分析48-51
• 3.4.1 不同直徑比對阻力性能的影響49-50
• 3.4.2 不同直徑比對散熱性能的影響50-51
• 3.4.3 不同直徑比綜合強化系數(shù)51
• 3.5 普通和改進波紋管性能分析51-56
• 3.5.1 改進前后的阻力性能52-53
• 3.5.2 改進前后的散熱性能53-54
• 3.5.3 改進前后綜合強化系數(shù)及強化評價因子54-56
• 3.6 不同波谷圓半徑R2改進波紋管性能分析56-59
• 3.6.1 不同R2對阻力性能的影響56-57
• 3.6.2 不同R2對散熱性能的影響57-58
• 3.6.3 不同R2綜合強化系數(shù)58-59
• 3.7 本章小結(jié)59-60
• 第4章 管殼式中冷器整體性能研究60-84
• 4.1 中冷器整體模型數(shù)值仿真研究60-63
• 4.1.1 中冷器物理模型60-61
• 4.1.2 中冷器整體仿真網(wǎng)格劃分及邊界條件61-62
• 4.1.3 中冷器整體仿真結(jié)果分析62-63
• 4.2 折流板有無對光管模型的影響63-65
• 4.3 中冷器內(nèi)部換熱管單元體性能分析65-73
• 4.3.1 不同換熱管模型基本參數(shù)65-66
• 4.3.2 不同類型換熱管仿真流程分析66-70
• 4.3.3 不同類型換熱管單元體性能研究70-73
• 4.4 不同換熱管類型中冷器整體性能分析73-78
• 4.4.1 不同換熱管中冷器整體模型73-74
• 4.4.2 不同換熱管整體模型仿真結(jié)果分析74-76
• 4.4.3 入口狀態(tài)對不同換熱管整體模型性能的影響76-78
• 4.5 不同尺寸波紋管中冷器整體性能分析78-81
• 4.5.1 不同尺寸波紋管整體模型散熱性能對比80-81
• 4.5.2 不同尺寸波紋管整體模型阻力性能對比81
• 4.6 本章小結(jié)81-84
• 第5章 板翅式中冷器整體性能研究84-108
• 5.1 計算公式及性能評價指標(biāo)84-85
• 5.2 冷側(cè)翅片單元體模型85-89
• 5.2.1 單元體模型尺寸及邊界條件85-87
• 5.2.2 翅片數(shù)值計算流場分析87-89
• 5.3 熱側(cè)翅片單元體模型89-92
• 5.3.1 單元體模型尺寸和邊界條件89-90
• 5.3.2 翅片厚度對散熱性能的影響90-91
• 5.3.3 翅片厚度對阻力性能的影響91-92
• 5.3.4 翅片綜合性能評價TPF92
• 5.4 板翅式中冷器整體模型92-98
• 5.4.1 整體數(shù)值計算模型92-94
• 5.4.2 中冷器物理模型94-97
• 5.4.3 中冷器整體數(shù)值仿真97-98
• 5.5 不同入口流動形式的中冷器性能分析98-102
• 5.5.1 不同空氣入口方向?qū)φw性能的影響分析99-101
• 5.5.2 不同空氣入口區(qū)域?qū)φw性能的影響分析101-102
• 5.6 板翅式中冷器與管殼式中冷器對比102-106
• 5.6.1 單位體積下散熱性能對比104
• 5.6.2 單位體積下阻力性能對比104-105
• 5.6.3 不同空氣流量下綜合性能對比105-106
• 5.7 本章小結(jié)106-108
• 第6章 總結(jié)與展望108-110
• 6.1 全文工作總結(jié)108-109
• 6.2 展望109-110
• 參考文獻110-114
• 作者簡介114-116
• 致謝116

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本文編號：334367