基于熱流固耦合的微型換熱器設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、以整體微通道換熱器為研究對(duì)象的流體流動(dòng)傳熱和結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力的有限元數(shù)值模擬方法均面臨有限單元數(shù)過多誘發(fā)的通用計(jì)算機(jī)計(jì)算能力不夠的限制，從而使微通道換熱器結(jié)構(gòu)應(yīng)力模擬仿真至今仍是一項(xiàng)工程技術(shù)挑戰(zhàn)，針對(duì)這一技術(shù)難題，本文研究提出了通過在對(duì)稱單元位移邊界施加等效彈性支撐約束來近似反映微通道壁面的熱脹冷縮的位移約束的簡化模擬技術(shù)方法，并實(shí)現(xiàn)了微通道換熱器傳熱和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的快速模擬，為微通道換熱器計(jì)算機(jī)輔助工程虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。本文基于對(duì)稱單元位

2、移邊界施加等效彈性支撐約束的簡化模擬技術(shù)方法，模擬研究了不同微通道換熱器的流阻特性、傳熱特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性，為研發(fā)高效微通道換熱器提供了理論指導(dǎo)。研究主要取得如下成果：
　　在微通道換熱器中截取對(duì)稱單元方法不能直接用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力模擬仿真，而采用整體微型換熱器為對(duì)象的結(jié)構(gòu)應(yīng)力模擬仿真又面臨計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制，所以微通道換熱器結(jié)構(gòu)應(yīng)力模擬仿真至今仍是一項(xiàng)工程技術(shù)挑戰(zhàn)，而研究提出基于對(duì)稱單元的微通道換熱器結(jié)構(gòu)應(yīng)力的有限元簡化模擬分析法是

3、解決這一技術(shù)難題的關(guān)鍵。
　　針對(duì)上述技術(shù)難題，本文首次研究提出了通過在對(duì)稱單元位移邊界施加等效彈性支撐約束來近似反映微通道壁面的熱脹冷縮的位移約束的微通道換熱器危險(xiǎn)區(qū)域熱流固耦合熱應(yīng)力的有限元簡化數(shù)值模擬方法。
　　基于對(duì)稱單元施加等效彈性約束的有限元簡化數(shù)值模擬方法系統(tǒng)研究了不同微通道換熱器的流阻特性、傳熱特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性，研究結(jié)果表明微通道換熱器流阻壓降從大到小排序?yàn)椋喝切挝⑼ǖ?六邊形微通道?矩形微通道?橢圓形微