结构因素对动力电池用多孔平板热管性能的影响

基于VOF(volume of fluid)两相流模型,采用计算流体力学(CFD)方法对某款锂离子电池用多孔平板热管的性能进行了仿真研究。分析表明:方孔结构比圆孔结构具有更大的蒸发/冷凝传质率和管内平均流速,6方孔平板热管的当量导热系数比原始6圆孔结构提升了30.5%;热管当量导热系数随内部孔数的增加而增加,但性能提升幅度渐渐变小;在蒸发段参数不变的前提下,热管的性能是由冷凝效果及冷凝段回流效率共同决定,热管冷凝段长度的增大并没有实质性改变热管的冷热端温差,此时所定义的当量导热系数并不能反应热管的实际性能。     

基于等效均匀温度的车内热环境分析

通过计算流体力学(CFD)与人体热调节模型的耦合仿真,得到人体整体和各节段的等效均匀温度(EHT).对比空调送风速度、送风温度与太阳辐射强度对整体EHT、平均皮肤温度及各换热损失量的影响,得到各因素变化时所处的EHT舒适区,采用试验设计法和方差分析法,得到3个影响因素对整体EHT、各节段EHT、平均皮肤温度及干热损失量的贡献率,发现送风条件影响大于太阳辐射,其中送风温度的影响最显著.在此基础上,得到EHT的拟合方程,并提出基于拟合方程改进空调控制的新思路.     

平行流冷凝器空气侧结构参数研究及优化

用正交实验法设计了平行流冷凝器空气侧数值模拟的结构方案,对车用空调冷凝器的风速范围进行流动换热计算.在此基础上,应用田口法分析翅片高度、百叶窗转向区长度、翅片间距、翅片宽度、百叶窗间距和百叶窗角度六个结构因素对空气侧传热和流动影响的重要性,得到空气侧最优参数组合.结果表明:翅片宽度是传热因子主要影响因素,翅片间距则对摩擦因子影响最大;翅片间距、百叶窗角度和百叶窗间距对平行流冷凝器空气侧综合性能影响起主要作用;在雷诺数600~1 400范围内,优化分析得到的最佳参数组合的平行流换热器空气侧综合性能提升了4.03%~11.09%.     

基于驾乘人员热感觉的车内空调送风参数设计

由于车内热环境的高度不均匀性,适用于均匀热环境的平均热感觉（PMV）评价方法无法对乘员热舒适状态做出客观评估。等效均匀温度（EHT）评价方法则考虑了不均匀热环境对人体的影响。通过建立计算流体力学（CFD）与人体热调节模型的耦合模型,采用最优拉丁超立方设计法,建立乘员舱空调送风参数和太阳参数与EHT和PMV等参数之间关系的近似模型。基于两种评价方法,通过序列二次规划优化算法（NLPQL）,对不同热舒适需求下的送风参数进行设计。对比两种评价方法所设计的送风参数下,人体平均皮肤温度、人体与车内热环境的潜热/显热交换量等参数的区别。发现同一热舒适需求下,相较于PMV评价方法,基于EHT评价方法设计出的送风状态更偏向高风温及高风速。     

流程布置对电动汽车热泵车外换热器性能的影响

针对电动汽车热泵用平行流车外换热器,通过建立基于制冷剂不均匀分配的分布参数模型,发现单流程和四流程结构的冬夏总体性能较差。单流程布置与二流程布置相比,夏季工况和冬季湿工况的换热能力分别下降25.3%和23.3%,四流程、三流程和二流程布置的换热能力差别不大。四流程布置和三流程布置的制冷剂侧压降分别是二流程布置的2.5~2.8和1.8~2.5倍。系统试验结果表明：在冬夏各工况下,二流程换热器系统的性能系数COP均高于三流程换热器系统,其中在冬季湿工况下,二流程换热器系统的制热量和COP较三流程换热器系统分别提高6.4%和9.4%。与三流程结构相比,二流程结构更适合电动汽车热泵的车外换热器。     

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.     

矩形翅片椭圆换热管束性能

采用标准k-ε模型,就管排数和翅片间距等因素对矩形翅片椭圆换热管束流动换热性能的影响进行分析.得到管束各排翅片表面平均换热系数分布规律,并给出j因子和f因子与管排数的关系.结果表明:翅片间距主要通过阻力对管束性能产生影响,当翅片间距小于2.5 mm时,管束空气侧阻力对风速的敏感性显著增加;可以通过采用高导热系数翅片材料的方法来提升管束性能.     

管束排列方式对矩形翅片椭圆管束性能的影响

采用标准k-ε模型,对错排和错列两种排列方式在不同管间距下共24种结构进行了计算分析,发现错列结构的换热性能和综合性能均优于错排结构.错排结构性能跟横向管间距关系较大,而错列结构的性能对管间距并不敏感.通过对两种结构的流场、温度场特征分析,发现错列结构类似于圆管换热器中的叉排,错列结构在强化翅片换热的同时也强化了管子的换热,该结构具有较大的管束进口压力损失是造成其空气侧总压降大于错排结构的主要原因.     

固体界面间接触导热的分形模型

在表面分形特征的基础上 ,结合Mandelbrot-Tian(M -T)分形网络模型和经典接触导热理论 ,建立了包含接触点基体热阻和收缩热阻在内的接触导热分形模型 .在此基础上 ,分析了被传统模型所忽略的基体热阻在总热阻中所占的比例 ,对以往接触热导与载荷实验关联式中的幂指数范围 (0 .5 6～ 1.0 0 )作出了理论上的解释 ,最后结合实验对模型进行了验证     

粗糙表面接触热阻的分形描述

空间制冷系统对精密探测元件的冷却是通过固体接触导热实现的，在真空低温环境下，它的冷却效果取决于界面的接触热阻．为了研究真空下接触界面的传热机理及其影响因素，采用Cantor集分形理论对固体粗糙表面的拓扑形貌进行了描述，基于固体的弹塑性理论解决了塑性守恒条件下的表面粗糙度在法向载荷作用下的变形问题，推导出基于分形理论的递归接触热阻网络模型理论．同实验数据的比较表明，理论计算和实验结果吻合良好，该模型能较好地描述接触界面的传热现象．