本文關(guān)鍵詞：工程機(jī)械雙流程散熱器散熱特性分析

  更多相關(guān)文章： 工程機(jī)械 雙流程散熱器 CFD仿真 翅片結(jié)構(gòu)參數(shù) 傳熱

【摘要】：冷卻液散熱器是工程機(jī)械散熱系統(tǒng)中的重要部件,其散熱能力能否滿足整機(jī)的散熱要求,直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度,影響整機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。隨著國際和國內(nèi)排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格,許多減少排放的新技術(shù)出現(xiàn),同時(shí)也對散熱系統(tǒng)提出了更嚴(yán)格的要求。加之受動(dòng)力艙結(jié)構(gòu)空間限制,僅通過加大散熱裝置尺寸的傳統(tǒng)方法并不能有效解決系統(tǒng)散熱問題。研發(fā)高效、緊湊的散熱器是目前散熱器行業(yè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文針對工程機(jī)械熱源系統(tǒng)常出現(xiàn)的過熱問題,對雙流程散熱器這種新型、高效散熱器進(jìn)行研究,用于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的高效散熱。以工程機(jī)械冷卻液散熱器常用的管帶式和管片式兩種結(jié)構(gòu)為研究對象,研究雙流程散熱器與傳統(tǒng)單流程散熱器的散熱性能和阻力性能差異。首先,對雙流程散熱器的冷熱流體流動(dòng)和傳熱方式進(jìn)行介紹,并結(jié)合散熱器計(jì)算的平均溫差法和效能-傳熱單元數(shù)法,對雙流程散熱器的傳熱公式進(jìn)行推演。其次,建立散熱器空氣側(cè)波紋翅片的微流道模型,采用Fluent軟件對波紋翅片單元進(jìn)行數(shù)值模擬,并與試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行驗(yàn)證。通過單元體仿真,研究了管帶式散熱器空氣側(cè)波紋型散熱帶及管片式散熱器空氣側(cè)波紋型散熱片的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對翅片傳熱性能、阻力性能和綜合工作性能的影響。再次,采用多孔介質(zhì)簡化方法進(jìn)行管帶式散熱器整體仿真,仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的匹配程度較好,驗(yàn)證了散熱器整體仿真方法的正確性。在冷熱流體改變流量的情況下,研究管帶式雙流程散熱器和管帶式單流程散熱器的散熱性能與阻力性能差異,結(jié)果表明,雙流程散熱器具有更大的散熱效能。經(jīng)過對單、雙流程散熱器冷熱流體的溫差場均勻性分析表明,雙流程散熱器冷熱流體的溫差場更加均勻。經(jīng)過分析還得出,采用雙流程會(huì)帶來冷卻液壓降的大幅提升。此外,對管片式結(jié)構(gòu)的散熱器進(jìn)行了整體仿真,研究了管片式雙流程散熱器與管片式單流程散熱器的散熱性能和阻力性能差異。并對比了管片式和管帶式雙流程散熱器在散熱性能和阻力性能方面的優(yōu)劣,從緊湊性、經(jīng)濟(jì)性和工藝性三個(gè)方面進(jìn)行了評價(jià),對比結(jié)果表明管帶式雙流程散熱器具有更好的綜合性能。最后,針對裝載機(jī)雙循環(huán)散熱系統(tǒng)高、低溫散熱器對熱源的散熱功率要求,研究雙流程散熱器在解決系統(tǒng)散熱問題的應(yīng)用,對高、低溫散熱器采用并聯(lián)和串聯(lián)的兩種情況,研究單流程散熱器和雙流程散熱器的應(yīng)用所帶來散熱量、空氣阻力以及冷卻液阻力方面的差異性。提出并聯(lián)和串聯(lián)的改進(jìn)方案,改進(jìn)后的方案能夠滿足常規(guī)工況的散熱功率要求,且串聯(lián)改進(jìn)方案更優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：工程機(jī)械 雙流程散熱器 CFD仿真 翅片結(jié)構(gòu)參數(shù) 傳熱
【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
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 散熱器傳熱單元的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 散熱器整體性能的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 雙流程散熱器的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 雙流程散熱器數(shù)值模擬基礎(chǔ)20-36
• 2.1 散熱器芯體結(jié)構(gòu)20-22
• 2.1.1 雙流程散熱器流動(dòng)和傳熱方式介紹20-21
• 2.1.2 管帶式和管片式芯體結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.3 散熱器芯體空氣側(cè)翅片結(jié)構(gòu)特征22
• 2.2 散熱器翅片強(qiáng)化傳熱性能評價(jià)22-24
• 2.2.1 翅片強(qiáng)化傳熱性能表示方法22-24
• 2.2.2 翅片強(qiáng)化傳熱性能評價(jià)方法24
• 2.3 散熱器計(jì)算和優(yōu)化理論24-30
• 2.3.1 平均溫差法25-28
• 2.3.2 效能-傳熱單元數(shù)法28-29
• 2.3.3 場協(xié)同理論在散熱器優(yōu)化中的應(yīng)用29-30
• 2.4 空氣側(cè)波紋翅片CFD分析30-34
• 2.4.1 波紋翅片微流道模型30-31
• 2.4.2 計(jì)算區(qū)域離散及邊界條件設(shè)置31-33
• 2.4.3 控制方程33-34
• 2.5 單元體仿真方法的驗(yàn)證34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 管帶式雙流程散熱器散熱特性分析36-58
• 3.1 散熱器整體模型數(shù)值仿真研究36-40
• 3.1.1 散熱器物理模型36-37
• 3.1.2 多孔介質(zhì)參數(shù)確定37-38
• 3.1.3 散熱器的數(shù)值模擬38-39
• 3.1.4 散熱器整體仿真結(jié)果分析39-40
• 3.2 仿真方法的試驗(yàn)驗(yàn)證40-41
• 3.3 單、雙流程管帶式散熱器整體性能對比41-47
• 3.3.1 單、雙流程散熱器的溫差場均勻性分析41-44
• 3.3.2 不同進(jìn)氣速度的單、雙流程管帶式散熱器性能對比44-45
• 3.3.3 不同進(jìn)水流量的單、雙流程管帶式散熱器性能對比45-47
• 3.4 管帶式空氣側(cè)翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)對翅片性能的影響47-52
• 3.4.1 翅片間距對翅片性能的影響47-48
• 3.4.2 翅片高度對翅片性能的影響48-49
• 3.4.3 翅片波幅對翅片性能的影響49-50
• 3.4.4 翅片波長對翅片性能的影響50-51
• 3.4.5 翅片厚度對翅片性能的影響51-52
• 3.5 冷卻液進(jìn)出口位置對管帶式雙流程散熱器性能的影響52-55
• 3.5.1 冷卻液流量分配均勻性52-53
• 3.5.2 冷卻液進(jìn)出口位置仿真方案安排53
• 3.5.3 冷卻液進(jìn)出口位置對冷卻液流量分配的影響53-55
• 3.6 本章小結(jié)55-58
• 第4章 管片式雙流程散熱器散熱特性分析58-74
• 4.1 散熱器整體模型的CFD仿真58-61
• 4.1.1 散熱器物理模型58-60
• 4.1.2 散熱器整體仿真結(jié)果分析60-61
• 4.2 單、雙流程管片式散熱器整體性能對比61-63
• 4.2.1 不同進(jìn)氣速度的單、雙流程管片式散熱器性能對比61-62
• 4.2.2 不同進(jìn)水流量的單、雙流程管片式散熱器性能對比62-63
• 4.3 管片式空氣側(cè)翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)對翅片性能的影響63-68
• 4.3.1 翅片間距對翅片性能的影響63-64
• 4.3.2 翅片波幅對翅片性能的影響64-66
• 4.3.3 翅片波長對翅片性能的影響66-67
• 4.3.4 翅片厚度對翅片性能的影響67-68
• 4.4 管片式和管帶式雙流程散熱器的性能對比68-72
• 4.4.1 散熱性能對比69-70
• 4.4.2 阻力性能對比70-72
• 4.4.3 工藝性對比72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第5章 雙流程散熱器在雙循環(huán)散熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究74-88
• 5.1 工程機(jī)械雙循環(huán)散熱系統(tǒng)74-76
• 5.1.1 雙循環(huán)散熱系統(tǒng)介紹74-75
• 5.1.2 雙流程散熱器在雙循環(huán)散熱系統(tǒng)中的應(yīng)用75-76
• 5.2 高、低溫散熱器并聯(lián)散熱解決方案76-81
• 5.2.1 高、低溫散熱器等寬度并聯(lián)布置方案對比76-79
• 5.2.2 并聯(lián)方案改進(jìn)79-81
• 5.3 高、低溫散熱器串聯(lián)散熱解決方案81-87
• 5.3.1 雙流程串聯(lián)和單流程串聯(lián)的方案對比81-83
• 5.3.2 串聯(lián)方案改進(jìn)83-84
• 5.3.3 串、并聯(lián)改進(jìn)方案的比較84-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 第6章 全文總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88-89
• 6.2 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 作者簡介94-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 申金星;韓金華;舒領(lǐng);;工程機(jī)械熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2015年02期

2 張欽國;秦四成;楊立光;馬潤達(dá);劉宇飛;李武;;基于虛擬風(fēng)洞的裝載機(jī)動(dòng)力艙熱環(huán)境預(yù)測分析[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2016年01期

3 余園滿;;工程機(jī)械散熱器性能研究[J];科技視界;2015年01期

4 馮文杰;陳文;單斌;陳瑩瑩;;散熱管和散熱片機(jī)械脹管工藝分析[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2014年02期

5 李浩雷;朱毅;胡平利;;工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的淺析[J];工程機(jī)械文摘;2014年01期

6 童正明;陳丹;梁淑君;王亦凡;董萬吉;;管帶式汽車散熱器試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[J];汽車技術(shù);2013年10期

7 劉佳鑫;秦四成;徐振元;張奧;習(xí)羽;張學(xué)林;;工程車輛散熱器模塊散熱性能數(shù)值仿真[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

8 劉曉;;基于CFD分析兩種散熱器數(shù)值仿真[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2012年08期

9 王丹;董其伍;劉敏珊;;車輛散熱器耦合傳熱模擬研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年10期

10 袁兆成;朱晴;王吉;王宏志;常賀;;汽車管帶式散熱器仿真設(shè)計(jì)方法的研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2011年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 葉斌;基于試驗(yàn)的汽車管帶式散熱器傳熱與流阻建模及其優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

2 劉佳鑫;工程機(jī)械散熱模塊傳熱性能研究[D];吉林大學(xué);2013年

3 王飛;ZL50型裝載機(jī)動(dòng)力艙空氣流動(dòng)與換熱分析[D];吉林大學(xué);2010年

4 董軍啟;車輛冷卻系統(tǒng)空氣側(cè)特性研究[D];上海交通大學(xué);2008年

5 張毅;車輛散熱器模塊流動(dòng)與傳熱問題的數(shù)值分析與試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2006年

6 周森泉;換熱器溫差場均勻性原則及其應(yīng)用[D];清華大學(xué);1995年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 馮鑫;工程機(jī)械液—液板翅式散熱器傳熱特性研究[D];吉林大學(xué);2015年

2 張奧;工程機(jī)械散熱器傳熱特性分析[D];吉林大學(xué);2013年

3 徐振元;工程車輛波紋翅片散熱器特性分析與應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 毛方;管帶式散熱器傳熱特性的數(shù)值模擬及場協(xié)同分析[D];吉林大學(xué);2011年

5 史井泉;設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)對銅制汽車散熱器散熱性能的影響[D];吉林大學(xué);2010年

6 常賀;基于CFD方法的汽車散熱器仿真研究[D];吉林大學(xué);2009年

，

本文編號：515363