發(fā)布時(shí)間：2017-08-29 06:32

  本文關(guān)鍵詞：鋁翅片油冷卻器換熱與流阻特性研究

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【摘要】：鋁翅片油冷卻器作為一種水冷式換熱設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱面積大、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在工程機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用日趨廣泛。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法探討了鋁翅片油冷卻器的換熱與流阻特性。首先通過數(shù)值模擬的方法分析了鋁翅片油冷卻器的流場(chǎng)特性,并研究了折流板結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其綜合換熱性能的影響;其次通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了其與不同結(jié)構(gòu)油冷卻器換熱與阻力性能的優(yōu)劣,并探究了冷卻水工藝參數(shù)對(duì)其性能的影響。最后,根據(jù)平直鋁翅片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出了一種新型球突鋁翅片,并通過流場(chǎng)內(nèi)速度、溫度、流線及局部努塞爾數(shù)的變化來分析其強(qiáng)化傳熱機(jī)理,同時(shí)重點(diǎn)研究了不同球突幾何尺寸對(duì)球突鋁翅片油冷卻器綜合換熱性能的影響。論文得出如下結(jié)論:(1)鋁翅片油冷卻器殼程流場(chǎng)存在進(jìn)出口不穩(wěn)定階段及充分發(fā)展階段;在鋁翅片間隙中,流體流動(dòng)方向接近理想化橫流;其殼程換熱性能與阻力均隨折流板間距減小而增大,且折流板間距較小時(shí)綜合換熱性能較好;折流板缺口高度變化對(duì)其換熱與阻力性能影響較小。(2)鋁翅片油冷卻器與低肋片螺旋折流板及弓形光滑管油冷卻器對(duì)比試驗(yàn)分析表明,鋁翅片油冷卻器換熱優(yōu)勢(shì)顯著,換熱不可逆程度最低,其換熱量比螺旋折流板和光滑管油冷卻器平均分別增加82%和175%,同時(shí)其殼程壓降平均分別增加26%和77%。(3)冷卻水進(jìn)口溫度對(duì)其換熱性能影響較大,對(duì)其阻力性能影響較小,冷卻水溫度每降低2°C,其換熱量將增加500-950W;冷卻水流量對(duì)其換熱與阻力性能影響較小。(4)對(duì)球突翅片油冷卻器強(qiáng)化傳熱機(jī)理的分析表明,液壓油流經(jīng)球突翅片時(shí),在凹坑前緣處發(fā)生流動(dòng)分離,凹坑深處形成縱向渦,并在后緣處再附后高速涌出凹坑,強(qiáng)化了球突下游的換熱性能;在凸起表面后方發(fā)展形成關(guān)于中心對(duì)稱的漩渦,增強(qiáng)了流體的擾動(dòng)程度。(5)球突翅片與平直鋁翅片油冷卻器換熱與阻力性能的對(duì)比分析表明,球突翅片油冷卻器較平直片換熱性能提升26.6%-31%,阻力因子僅增加10.3%-17.2%,等泵功下綜合換熱性能提升20%-25%;場(chǎng)協(xié)同分析表明,球突翅片能有效提高溫度與速度場(chǎng)的協(xié)同程度。另外單因素分析結(jié)果表明,在球突高度為0.9mm、球突半徑為1.7mm、球突縱向間距為7.2mm時(shí)球突翅片油冷卻器有較好的綜合換熱性能。
【關(guān)鍵詞】：油冷卻器 鋁翅片 換熱性能 阻力性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符號(hào)表11-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題提出及研究背景12-13
• 1.2 管殼式油冷卻器強(qiáng)化傳熱技術(shù)研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 強(qiáng)化換熱管結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展13-16
• 1.2.2 強(qiáng)化管束支撐結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展16-18
• 1.3 鋁翅片油冷卻器研究進(jìn)展18-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 第二章 傳熱學(xué)理論及強(qiáng)化傳熱評(píng)價(jià)方法22-31
• 2.1 傳熱基礎(chǔ)理論22-26
• 2.1.1 傳熱基本模式22-23
• 2.1.2 傳熱的數(shù)值研究方法23-26
• 2.2 強(qiáng)化傳熱評(píng)價(jià)方法26-30
• 2.2.1 強(qiáng)化油冷卻器傳熱評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的發(fā)展26-27
• 2.2.2 JF因子27-28
• 2.2.3 耗散分析28-29
• 2.2.4 基于場(chǎng)協(xié)同的評(píng)價(jià)因子29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 鋁翅片油冷卻器換熱與流阻特性數(shù)值研究31-46
• 3.1 鋁翅片油冷卻器數(shù)值模型建立及設(shè)置31-36
• 3.1.1 鋁翅片油冷卻器幾何模型的建立31-33
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分33-34
• 3.1.3 數(shù)值模擬假設(shè)及邊界條件34-36
• 3.2 網(wǎng)格數(shù)獨(dú)立性驗(yàn)證36
• 3.3 不同折流板間距下模擬結(jié)果分析36-43
• 3.3.1 殼程流場(chǎng)分析36-39
• 3.3.2 傳熱與阻力性能分析39-41
• 3.3.3 綜合換熱性能的評(píng)價(jià)41-43
• 3.4 不同折流板缺口高度對(duì)傳熱與阻力性能影響43-44
• 3.5 殼程傳熱與阻力系數(shù)關(guān)系式擬合44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 鋁翅片油冷卻器傳熱與阻力特性實(shí)驗(yàn)研究46-67
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)46-53
• 4.1.1 試驗(yàn)對(duì)象46-48
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹48-51
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法及步驟51-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理53-55
• 4.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量儀器及測(cè)量誤差分析55-58
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量儀器55-56
• 4.3.2 儀器測(cè)量誤差分析56-58
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-65
• 4.4.1 不同結(jié)構(gòu)油冷卻器性能分析58-61
• 4.4.2 鋁翅片油冷卻器工藝參數(shù)對(duì)換熱與阻力性能影響61-65
• 4.5 實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果比較分析65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 鋁翅片球突表面強(qiáng)化換熱性能的研究67-87
• 5.1 球突翅片管模型67-71
• 5.1.1 結(jié)構(gòu)模型的建立67-68
• 5.1.2 計(jì)算區(qū)域及邊界條件68-70
• 5.1.3 數(shù)值計(jì)算方法70
• 5.1.4 參數(shù)定義70-71
• 5.2 模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證71-72
• 5.3 計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)分析72-78
• 5.3.1 流場(chǎng)對(duì)比分析72-75
• 5.3.2 換熱與阻力性能對(duì)比分析75-78
• 5.4 球突幾何參數(shù)對(duì)換熱與阻力性能的影響78-85
• 5.4.1 球突高度的影響78-81
• 5.4.2 球突半徑的影響81-83
• 5.4.3 球突縱向間距的影響83-85
• 5.5 本章小結(jié)85-87
• 結(jié)論與展望87-89
• 結(jié)論87-88
• 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果97-98
• 致謝98-99
• 附件99

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