管帶式散熱器百葉窗翅片的熱力性能優(yōu)化.pdf

1、管帶式散熱器是車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，冷卻水吸收汽缸套傳出的熱量，流入散熱器與空氣發(fā)生熱交換。在冷卻水散熱過(guò)程中，對(duì)傳熱起主要阻礙作用的是散熱管壁及散熱帶與空氣之間的對(duì)流傳熱熱阻。因此，設(shè)法降低管外對(duì)流傳熱熱阻是提升散熱器熱力性能的最直接方法。
　　 本文從散熱帶常規(guī)的百葉窗翅片入手，針對(duì)其幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，旨在降低散熱器空氣側(cè)的傳熱熱阻或流動(dòng)損失，提高二次傳熱面（翅片）的換熱效果。文中提出四種改進(jìn)型結(jié)構(gòu)的百葉窗

2、翅片，即瘦腰型、彎折角、階梯型及側(cè)邊開(kāi)設(shè)三角翼渦流發(fā)生器的翅片。基于CFD的數(shù)值模擬方法，對(duì)各種結(jié)構(gòu)的翅片分別建立理論模型，通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到速度、壓力、溫度等氣流熱工參數(shù)的分布和變化情況，選取傳熱特性數(shù)Nu、傳熱因子j及等效熱阻Rh作為傳熱特性評(píng)價(jià)因子，阻力因子f作為阻力特性評(píng)價(jià)因子，采用j/f、hstd-Estd、j/f1/3作為綜合評(píng)價(jià)因子評(píng)價(jià)翅片的流動(dòng)傳熱性能，并與常規(guī)百葉窗翅片的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析，從減少功耗或增加傳熱能力的

3、角度論證改進(jìn)型翅片的可行性及優(yōu)勢(shì)。得到以下主要結(jié)論:
　　 (1)從減少功耗角度出發(fā)，將常規(guī)百葉窗剪裁成梭型、瘦腰型兩種樣式，相對(duì)于常規(guī)翅片，兩種翅片的阻力性能改善效果顯著，最大降幅均可達(dá)15％以上，同時(shí)，可以增大改動(dòng)處的流速，提高翅片的換熱效率，綜合評(píng)價(jià)因子j/f增幅高于11.3％，綜合性能提升明顯。
　　 (2)對(duì)常規(guī)百葉窗翅片的窗體前后邊緣進(jìn)行彎折處理，可以不同程度地降低氣流流經(jīng)百葉窗翅片的阻力性能。計(jì)算結(jié)果顯示，

4、阻力因子f隨著彎折長(zhǎng)度與角度的增大而減小，傳熱因子j有小幅降低。彎折長(zhǎng)度為0.2mm，彎折角分別為10°、15°的兩種翅片綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)較高;彎折角度為15°，彎折長(zhǎng)度分別為0.2mm和0.3mm的翅片流動(dòng)阻力特性改善明顯，但0.2mm的翅片的流動(dòng)傳熱性能更為理想。
　　 (3)階梯型百葉窗翅片兼具鋸齒型翅片和百葉窗翅片的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)重組翅片結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步抑制柵格表面邊界層的發(fā)展，同時(shí)增強(qiáng)柵格間氣流擾動(dòng)，促進(jìn)流體的混合，等效熱阻小于百

5、葉窗翅片，降幅高于13.5％。具有很好的綜合性能，低雷諾數(shù)區(qū)優(yōu)越性更為突出，ReLp=228-457范圍內(nèi)，綜合評(píng)價(jià)因子j/f1/3乃增幅達(dá)11.46％-7.66％。
　　 (4)考慮散熱帶實(shí)際側(cè)邊的存在，在側(cè)邊上開(kāi)設(shè)三角翼渦流發(fā)生器以強(qiáng)化翅片與空氣之間的傳熱。渦流發(fā)生器促進(jìn)側(cè)邊區(qū)流體強(qiáng)烈混合，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)百葉窗區(qū)流體的擾動(dòng)，對(duì)流換熱更充分。ReLp=228-1028時(shí)，等效熱阻降低2.5％-5.9％。側(cè)邊開(kāi)設(shè)渦流發(fā)生器的翅片綜合