基于CFD仿真的车辆散热器模块传热性能对比分析

为了解影响车辆散热器模块性能的因素,保证车辆工作的可靠性,依据原始资料建立了车辆动力舱物理模型,用热交换模型表征车辆散热器模块.将动力舱模型置于虚拟风洞内,采用计算流体动力学方法对模型进行典型工况仿真分析,并与相应的实验数据进行对比,验证仿真结果的正确性.结合另一种常用的动力舱布局方式建立模型,将两模型的仿真结果进行对比,发现:散热器内部冷空气温度变化呈现梯度特征;规则的动力舱几何特征可以有效地增强动力舱的空气流动性,当配合侧置的散热器组后能够提高散热器的工作性能.     

车辆发动机多风扇散热器性能研究

为了提高车辆发动机散热器的散热性能,将某乘用车发动机的单风扇散热器改装成多风扇散热器,利用FLUENT软件对改装前后散热器的流场与温度分布进行分析,并比较两种散热器的功耗。结果表明,将车辆发动机中的单风扇散热器改装为多风扇散热器后,风扇流场的分布范围更大,流过散热器的冷却风量更多,散热器各部分的温度分布更均匀,避免了扁管的局部积热;多风扇散热器冷却效果提高的同时,风扇功耗也略有降低,入口水温为366.15K时,改装后散热器出口水温降低了1.22K,散热量增加了6.7679kW,风扇功耗略有降低。     

基于CFD与ε-NTU法的工程车辆散热性能预估

为提高车辆散热系统选型设计效率,了解车辆散热系统工作性能,采用CFD数值模拟对散热器单元体进行分析,提取所需参数拟合性能曲线;将散热器压力损失转换为三维模型参数,在虚拟风洞内进行数值模拟,获得动力舱进风系数;将所得参数代入ε-NTU中求解,对车辆动力舱内实际散热性能进行预估.选用两种较为常见的车辆散热系统作为实例进行验算,将计算结果分别与三维CFD模拟仿真结果和实验数据相对照,结果表明:温度数值的最大误差出现在中冷器,约为7.89%,其余热介质平均误差约为2.29%,在可接受范围之内;该预估方法计算精度略低于三维CFD仿真,但计算周期短、扩展性强、相对简单、更为实用,更适用于散热系统选型及车辆动力舱内实际散热性能的预估.     

双排双波浪带散热水箱传热性能研究

对双排双波浪带散热水箱的结构形式、换热和阻力试验结果进行了分析。采用非线性拟合法得到气侧的换热系数αa，并与桑塔纳管翅式散热水箱的气侧换热系数进行了对比，结果表明，此散热水箱具有较高的换热系数。     

动力舱通风冷却性能仿真及其影响因素分析

针对某型直升机动力舱通风冷却系统,提出了一种简化的基于旋翼下洗流的动力舱通风冷却性能计算方法,利用商业CFD软件,计算了悬停状态下动力舱通风冷却系统性能,分析了湍流模型、旋翼下洗流以及发动机散热率等因素对动力舱温度场和排气引射器性能的影响.结果表明,不同湍流模型预测结果差别不大,旋翼下洗流和发动机散热率对动力舱通风冷却性能影响较大,研究结果为进一步研究飞行状态下动力舱通风冷却性能打下了基础.     

叶片磨短对低压冷却风扇气动性能的影响

工程中常用磨短叶片的方法来确保足够的叶顶间隙,由此对风扇气动性能的影响尚无研究报道。该文通过实验发现,叶片磨短后最大流量和风扇效率均急剧下降。对风扇内湍流场进行了三维数值模拟,结果与实验吻合良好。基于数值计算结果的流场分析表明,叶片磨短后叶顶间隙涡进一步发展,阻塞叶顶流道,使流量锐减,同时降低了叶片顶部区域做功能力。研究指出,叶片磨短相比机壳增大更易造成风扇性能恶化,尤其是流量的下降会使风扇无法正常使用,必须重视。     

叉车发动机舱散热性能分析及结构优化

文章以某型号叉车发动机舱的散热特性为研究对象,建立叉车发动机舱的实体模型,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法分析舱内热流场的分布规律;基于数值计算结果,对散热器导风罩和聚风罩结构以及风扇的安装位置进行调整,以改善叉车发动机舱内的气流组织,减小散热器热回流,提高散热器风量、进出水温差及散热量;提出一种组合优化策略,在维持液压油、传动油散热器正常工作情况下提高水散热器性能参数,使得水散热器进风量增加4.4%,冷却水进出口温差增加10.3%,散热量增加9.0%。     

基于表面粗糙度修正的冷却风扇数值模拟方法研究

为了进一步提高冷却风扇多重参考坐标系(MRF)模型的数值模拟精度,结合壁面函数进行粗糙度修正,并分析MRF模型的影响因素。首先,以黏性底层中第一层网格离壁面的无因次速度u~+与距离y~+相等为依据,得到粗糙度常数、粗糙度高度与y~+之间的代数关系;根据实际壁面类型,得到修正后的y~+值与第一层网格高度,将其带入标准壁面函数进行近壁面修正。最后,以某型号冷却风扇为例,研究湍流模型、网格数量、表面粗糙度修正等因素对风扇数值模拟结果的影响。结果表明,模型可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动,更适合风扇的旋转流动,对风扇等旋转机械的模拟具有更高的准确性;过密的网格数量会使得计算结果出现波动;表面粗糙度修正改善了性能曲线上的一些畸点,在风扇常用工况范围内,使得试验值与仿真值的偏差由5%降低到修正后的3%以内。     

电动汽车电池箱结构优化的散热性能数值模拟

电池箱中的锂电池在工作过程中常存在温度过高的问题,为解决这一问题,在原电池箱的基础上进行了散热结构优化.基于计算流体力学（CFD）方法,在数值模型中建立k-ε双方程模型,并激活能量方程,采用无滑移壁面条件.同时选择多种方案进行冷却散热,结构优化后的电池箱在入口速度为2 m/s的情况下箱内温差小于5℃.     

雷达DAM散热器散热性能有限元分析

文章根据雷达数字阵列模块(digital array module,DAM)散热器电子元器件的位置分布特征及散热翅片的结构特点,利用Unigraphics NX软件完成散热器整体结构造型,使用ANSYS Icepak软件对不同铝合金与镁合金翅片的散热器整体散热性能进行了数值模拟分析。模拟结果表明,在8种翅片材料的散热器中,6063铝合金翅片散热器散热量最大,热量分布均匀,无明显散热缺陷,散热性能最为优异,可作为某雷达DAM散热器的最佳选材。     

电动汽车锂离子电池组内散热特性数值模拟研究

锂离子电池组涉及数据规模庞大,传统方法无法有效实现对其散热特性的研究,为此,提出一种新的通过数值模拟方式研究电动汽车锂离子电池组内散热特性的方法。介绍了锂离子电池组工作原理,分析了锂离子电池的充放电过程。通过雷诺平均法进行雷诺时均处理,获取电动汽车锂离子电池组内散热控制方程和湍流方程。介绍了初始和边界条件,通过CFD实现控制方程的求解。依次进行了锂离子电池表面散热特性数值模拟、不同风孔大小下电池组散热特性数值模拟、不同倍率充放电后电池组散热特性数值模拟以及不同环境温度下电池散热特性数值模拟。实验结果表明,锂离子电池中心垂直截面和上下壁面的温度分布均为中心最高,壁面较低,壁面温度梯度大,热量散失速度快;在风孔大小和出口大小相近,充放电倍率为1C时,电动汽车锂离子电池组内散热性最佳;环境温度越低,电池温度升高幅度越大,散热性能越好。     

电磁铁传热特性及散热优化的数值模拟

电磁铁是电液控制系统的核心液压元件,被广泛应用于航空航天和石油工业等领域,但电磁铁工作产生的焦耳热和电磁损耗会导致温度迅速升高、局部热应力和不均匀膨胀变形,严重影响稳定性和使用寿命。笔者采用有限元软件研究电磁铁温度、应力及变形的演化规律,分析导热套筒散热与强制对流散热对其热性能的影响规律。结果表明：随着线圈功率增大,电磁铁的最大温度、热应力和变形量均线性增大;随着套筒厚度增加,稳态的最大温度、变形量和导热量线性减小,温降幅度为12.5 ℃/mm;随着流速增加,最大温度、热应力和变形量显著减小,温降幅度45.5 ℃/(m·s^-1),说明增强导热和对流均能提高电磁铁热性能且对流更为显著。     

基于半导体致冷器数学模型的TEC制冷系统的效率估算

为了对半导体制冷系统的制冷效率进行估算，通过建立半导体致冷器(TEC)的数学模型，并结合机械连接形式的TEC制冷系统，给出了半导体制冷系统制冷效率的估算公式．     

太阳池的非稳态热性能的数值模拟

为了收集和储存太阳能,必须深入研究太阳池的运行机制,采用太阳池在非稳态情况下热性能的相关数学模型,以有限差分方法对热性能进行了数值模拟,得出了太阳池温度场的分布规律,进一步分析了池水浊度、池底保温层等对太阳池热性能的影响,计算表明：太阳池底部应铺设保温层,但不宜太厚;水浊度抑制了太阳辐射在池中的传播,大大降低了太阳池的热性能。最后用实测数据验证了计算结果的可靠性。     

笔记本电脑散热模组的实验与热计算

对一笔记本电脑中的散热模组进行了实验研究,在给定CPU及北桥发热功率条件下,测量了CPU及北桥、热管和散热器出口空气的温度.同时,采用节点网络法对该散热模组进行了热计算,其中CPU至热管、北桥至热管的热阻由热阻测试仪测量得到参考值.在计算过程中对一些参数进行适当调整后,计算结果与实测结果基本一致.     

发汗冷却湍流换热过程的数值模拟

为了验证湍流二方程模型在数值模拟发汗冷却过程的适用性,在PHEONICS3.3软件平台上采用两层k-ε湍流模型对无发汗冷却和有发汗冷却时的矩形槽道内湍流流动和换热进行了数值模拟。计算结果表明:发汗冷却使得边界层显著增厚,壁面摩擦阻力因数大为减小;随着冷却气体流量的增加,壁面温度和局部对流换热系数都大大下降。在注入率为1%左右时,发汗冷却段的壁面温度相对值降到了20%左右,局部对流换热系数相对值降到了50%以下。所得到的计算结果与已有关系式符合得很好:注入率在2%以内时误差小于10%。     

扭曲椭圆管内超临界CO2冷却换热的数值模拟

为了提高CO₂热泵的传热性能,基于Fluent的数值模拟方法研究了不同质量流量下,扭距为100 mm及无扭曲状态下的水平椭圆管管内超临界CO₂冷却换热特性及二次流的变化规律,并针对竖直椭圆管引入局部换热系数和压降,研究了长短轴比b/a及扭距对扭曲管换热性能的影响。结果表明,低质量流量下扭曲椭圆管内浮升力明显大于椭圆管扭曲结构所产生的浮升力,对于低质量流量G<200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体,椭圆管具有更大强度的浮升力所造成的二次流,强化传热更明显;对于高质量流量G>200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体时,扭曲椭圆管具有更大强度自身结构所产生的周期性二次流来强化传热;管内的传热系数及压降随着扭曲程度及压扁程度的增大而增大。为扭曲椭圆管在CO₂热泵中的应用提供了重要的理论与数据支持。     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型,利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟,探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱,当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%(体积分数)的相变单元、其平均温升29 K时,蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%,加热时间延长了1 100 s;蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层,导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化,降低了较高位置处水的温升速率,使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别;以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据,不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同,但加热功率越大,热分层现象越剧烈。