熱管中冷器及其在車輛冷卻系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、隨著排放法規(guī)日益嚴格，發(fā)動機強化程度越來越高，對增壓壓比的要求變高，增壓器能達到的壓比也越來越高，同時廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation，EGR)技術的采用，促使增壓空氣的溫度也要越來越高，大幅度增加熱交換器的熱應力，同時發(fā)動機艙空間日益擁擠，限制了空氣流動，不利于散熱器更及時的散熱.鋁材抗拉強度在溫度140℃多開始變差，在超過200℃嚴重惡化.因此渦輪增壓高應力運行時間對目前鋁中冷器的耐溫性能和散熱性能提出

2、了嚴峻的挑戰(zhàn)，在某些情況下已達到鋁材的耐熱極限。鑒于熱管具有高效的傳熱特性和高熱流密度等技術特點，本文針對某型載重車冷卻系統(tǒng)設計了一種熱管中冷器，研究熱管中冷器在車輛冷卻系統(tǒng)上的應用可行性。采用理論分析計算和數值模擬技術以及試驗研究相結合的方法對熱管中冷器的傳熱與阻力性能，以及結構優(yōu)化設計進行了研究，同時對該載重車前端冷卻模塊進行優(yōu)化匹配設計研究，在滿足載重車散熱要求的前提下，對鋁中冷器進行結構優(yōu)化設計，研制出新型高效緊湊式冷卻系統(tǒng)模塊

3、。本文的主要研究內容包括：
　　1.結合載重車冷卻系統(tǒng)對中冷器的散熱要求和發(fā)動機艙空間的限制，采用對數平均溫差法和有效度一傳熱單元數方法，對熱管中冷器進行了初步設計計算，并對熱管間距、熱管冷凝度長度、熱管根數和冷熱流體進出口條件等對熱管中冷器的傳熱與阻力性能的宏觀影響進行了討論研究。
　　2.采用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)仿真技術對熱管中冷器單層換熱單元和整體熱交換器的內

4、部流動傳熱過程進行了仿真分析，結合場協同理論研究了換熱器結構參數和冷熱流體進口條件等對熱管中冷器流動傳熱特性的影響機制。
　　3.采用BP神經網絡方法來預測分析熱管中冷器的傳熱與阻力性能，基于少量試驗數據建立網絡預測模型，訓練好的傳熱性能網絡預測模型的最大相對誤差為8.0％，平均相對誤差為3.5％；阻力性能網絡預測模型的最大相對誤差為13.1％，平均相對誤差為5.1％。采用BP神經網絡模型和試驗技術相結合的方法可以很好的預測熱管中

5、冷器的傳熱與阻力性能，同時能夠對熱管中冷器的結構進行優(yōu)化設計，最后提出了一個比較優(yōu)化的結構參數組合。
　　4.在風洞試驗臺架A上對熱管中冷器的傳熱與阻力性能進行了試驗研究，詳細分析了冷側空氣流速、熱側空氣進口溫度、熱側空氣流量等因素和熱管間距、冷凝段長度和熱管列數等結構參數對熱管中冷器的流動與傳熱性能的影響，并與理論計算值進行了對比分析，同時對冷風出口溫度場和熱流體通道內溫度分布進行了試驗與仿真對比分析，最后利用多元線性回歸擬合得