混合动力汽车用镍氢电池的散热结构分析

以混合动力车用镍氢电池为研究对象,利用计算流体动力学分析软件对现有电池组的散热结构进行了流场和温度场的仿真分析,研究结果表明现有电池组的温度场均匀性较差.通过调整挡板及电池的位置、改变电池倾斜角度和电池的间距、施加挡风结构、包覆保温层等方法改善了电池组冷却气流分布和电池组温度场均匀性,其中包覆保温层的效果最好.为混合动力车用镍氢电池热管理的设计提供了依据.     

锂离子电池组间接接触液冷散热结构研究

锂离子电池组的散热问题一直是影响电动汽车电池寿命以及行车安全性的重要因素.为了探究不同冷却管道设计对锂离子电池组散热效果的影响,先通过数值计算方法对单个锂离子电池在不同条件下放电时的表面温度进行研究,对比试验结果,验证仿真方法的正确性.在27℃下,对设计的8种不同冷却结构的散热效果进行对比分析,发现结构八的平均温度为31.62℃,标准差为0.83,冷却效果最佳;双向流设计、进口位置及支管分流情况、冷却管道与电池组的接触面积等因素均对电池组的散热性能产生不同程度的影响,锂离子电池组散热结构设计时应该综合考虑.     

单双面进风蒸发冷却冷水机组在数据中心的应用对比分析

为合理利用新疆地区冬季室外空气中的冷量和夏季室外空气中的干空气能,研发一种复合乙二醇自然冷却技术的蒸发冷却冷水机组,并设计了单面进风蒸发冷却冷水机组和双面进风蒸发冷却冷水机组2种技术方案,对比分析了各自的结构特性.根据新疆某数据中心空调系统的制冷需求搭建实验台,测试2种机型.结果表明,双面机型的出水温度更低,单面机型采用减少循环水量的方式可以在保证机组高能效比的条件下降低机组出水温度,更适用于中、小型工程项目.     

基于细小通道冷却板的电池冷却系统性能分析

针对锂离子电池在高倍率放电下温度过高的问题,设计了一种新型细小通道冷却板,并利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行了电池组散热仿真分析.对比了不同流道形式冷却板的冷却效果,优选出效果较好的流道形式,并以此为基础,综合对比了冷却液入口质量流量以及流道结构参数对电池组温度的影响.结果表明:串并联结合的流道形式具有更好的温度表现以及较小的压力损失;冷却液质量流量的增加会带来更好的温度表现,但影响会逐渐变缓;流道宽度的增加会使电池平均温度下降,并提升温度均匀性,电池最高温度呈现先降低后略微上升的趋势;流道高度的增加会降低冷却液流速,造成电池最高温度以及温差的升高.     

车用锂电池组热流场特性数值模拟与优化设计

针对车用电池温升过高、电池组温差大的问题,开展电池包热流场分析与优化设计.根据Bernardi的生热速率方程式,建立由电池电解液、正负极柱和隔膜四部分组成的单体电池热耦合模型及成组电池传热模型;利用Fluent软件分析锂电池单体在自然对流环境下的温升特性,研究成组电池在强制对流条件下的热流场特性;通过增加导流板优化电池箱内流场结构,并评估导流板对电池组散热效率的作用.结果表明:单体锂电池在自然对流下温升明显,电池内核温度远高于正负极柱温度;电池箱进出风口位置及结构决定箱内空气的流向和成组电池的散热效果;通过对进、出风口位置的设计及增加导流板,可有效改进电池组热流场的均匀性,从而提高散热效果.     

进风条件对平行流冷凝器性能的影响

以平行流冷凝器为研究对象,采用考虑制冷剂侧流量分配的数学模型,研究了几种实际进风条件对冷凝器性能及制冷剂侧流量分配特性的影响,这些进风条件包括:前端遮挡、前置设置散热器和单双冷却风扇单双配备共三类.研究发现:在50%遮挡率下,中间遮挡方式对冷凝器的性能衰减最多,换热量减少了47.9%,压降增加了335.5%;不同遮挡方式对制冷剂侧流量分配有不同的影响,格栅遮挡造成的制冷剂侧流量分配不均匀程度最大.前置散热器造成的局部进风速度降低与温度升高可导致冷凝器换热量减少24.1%,压降增加80%,前置散热器只对第二流程的制冷剂侧流量分配不均匀程度有明显的影响.总风量不变时,单、双风扇情况下的进风不均匀对整体换热与压降的影响不明显,但是各个流程制冷剂侧流量分配不均匀程度都有明显增加.     

带造型凹坑孔的平板气膜冷却特性研究

设计了一种造型凹坑冷却孔结构,采用数值求解雷诺平均Navier-Stokes方程的方法,研究了造型凹坑孔结构对平板气膜冷却性能的影响,并利用已有的实验数据考核了数值方法的有效性。通过计算得到了6种吹风比、3种凹坑深度条件下带造型凹坑孔的平板气膜冷却性能,并与常规圆孔进行了对比。研究结果表明:在考核的7种湍流模型中,Realizable k-ε湍流模型可以较好地模拟平板壁面的冷却性能;造型凹坑孔可以产生一对阻碍肾形涡发展的反向旋涡,降低冷却流体与高温主流的掺混作用,增加冷却流体在周向上的覆盖,从而提高气膜冷却效率;相比于常规圆孔结构,造型凹坑孔可以有效地提高轴向中心线及周向平均气膜冷却效率,在不同吹风比条件下,造型凹坑孔的气膜冷却效率在轴向长度为3倍孔径的区域提高了20%～200%,在3倍到10倍孔径的区域提高了10%～25%;在所研究的3种凹坑深度中,凹坑深度为圆孔直径的0.7倍时平板气膜冷却性能最优。     

发动机冷却水套的计算流体力学分析及 结构改进

为评估某发动机冷却水套结构设计的合理性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析方法,采用STAR-CCM+软件对一款双缸发动机冷却水套进行流场数值模拟分析.通过对该冷却水套的速度场及缸孔流量分配进行分析,发现该双缸发动机冷却水套的结构设计存在不足,会造成左缸冷却效果好而右缸冷却效果差的两缸冷却不均匀现象,右缸大部分区域的换热系数低于5 000 W/(m2·K),因此,需要提升冷却水套的冷却性能.基于流动路径及流量分配合理性的综合评估方法提出了冷却水套缸孔布局的改进方案,并对冷却水套改进结构进行了CFD模拟.结果表明:改进后,排气侧、鼻梁区等高温区域的冷却效果得到保证的同时,左缸和右缸的冷却均匀性得到明显的改善,冷却水套壁面平均换热系数的提升非常明显,基于流动路径及流量分配合理性来设计缸孔布局的方法是有效可行的.研究结果可为冷却水套的改进设计提供方法指导和仿真数据支撑     

不同水力条件下人工湿地处理效果中试研究

为了探讨水力停留时间及水力负荷对人工湿地处理效果的影响,构建6种不同类型的人工湿地进行中试研究,分析其在不同水力条件下对农村生活污水的净化效果。结果表明:在相同的水力条件下,垂直流人工湿地对污染物的去除率最高,表面流人工湿地的最低;湿地的最佳水力停留时间为48 h,总氮去除效果最好的是垂直上行人工湿地,去除率为93.02%,总磷、化学需氧量去除效果最好的是垂直下行人工湿地,去除率分别为91.71%、 81.67%,氨氮去除效果最好的是水平潜流人工湿地,去除率为72.73%;除化学需氧量外,各人工湿地处理效果都随水力负荷的增加而劣化;表面流人工湿地的最佳水力负荷为5 cm/d,垂直流与水平潜流人工湿地的最佳水力负荷为15 cm/d;挡板的增设可以延长湿地的水力停留时间,改善处理效果,增设挡板适合的水力负荷范围为15～25 cm/d。     

基于压力敏感漆的气膜冷却孔形实验研究

为改善燃气轮机热端部件的设计,使用压力敏感漆(PSP)技术对平板气膜冷却进行了实验研究。该技术基于压力敏感涂料氧猝熄光致发光特性,可进行表面压力和气膜冷却效率的测量。分别在不同温度和压力下对PSP的特性进行标定,并编写了实验后处理程序。实验给出了圆孔、扇形孔和扇形后倾孔3种孔型在吹风比为0.5、1.0和1.5时的气膜冷却效率分布。结果表明:圆孔在高吹风比时,冷却气流易吹离表面,冷却效果较差;扇形孔冷却效率随着吹风比的增加而增加,并具有较均匀的横向冷却分布;与扇形孔相比,扇形后倾孔增强了下游的冷气在孔中心线上的分布,减弱了其横向扩展。PSP技术具有分辨率高、可重复性好的特点,能有效用于气膜冷却流动和传热特性的研究。