本文關(guān)鍵詞：車用熱交換器翅片幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 百葉窗翅片 數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 熵 火積

【摘要】：百葉窗式翅片換熱器是一種緊湊式熱交換器,因其獨特的幾何特征獲得良好的換熱性能,在汽車冷卻系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛�？墒�,在獲得良好性能的同時,百葉窗翅片也會產(chǎn)生很大的壓降損失,而這將增大風(fēng)機功率。因此,在百葉窗翅片的設(shè)計過程中,應(yīng)該綜合考慮其流動和換熱兩個方面的性能。本文采用三維仿真分析從不同的角度對百葉窗式翅片換熱器進行了分析與優(yōu)化,對其結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計提供了優(yōu)化方向及建議。首先,本文對百葉窗式翅片的開窗角度θ、百葉窗間距L_p、翅片間距F_p、翅片厚度δ、百葉窗轉(zhuǎn)向區(qū)長度S_2等結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了數(shù)值模擬,研究了其流動換熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明,除了百葉窗轉(zhuǎn)向區(qū)長度S_2,其余各結(jié)構(gòu)參數(shù)均對流動換熱性能有明顯影響,各結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響程度從大到小為:百葉窗角度θ、百葉窗間距L_p、翅片間距F_p、翅片厚度δ。其次,針對翅片間距F_p、翅片角度θ、百葉窗間距L_p、翅片厚度δ等四個結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計了正交試驗設(shè)計以獲得性能最佳的翅片結(jié)構(gòu)。此外,還研究了翅片間距和百葉窗間距比值(F_p/L_p)對流動換熱性能的影響。研究表明:較小的翅片間距、翅片角度和百葉窗間距的可使翅片換熱器的綜合性能更好。最后,通過熵最小原理和火積耗散極值原理對不同工況及幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)下的百葉窗翅片換熱器進行優(yōu)化。結(jié)果表明:最優(yōu)結(jié)構(gòu)的選擇與百葉窗翅片換熱器的工作狀態(tài)密切相關(guān)。對于不同空氣入口溫度,當(dāng)加熱時,采用熵方法適用性更好;冷卻時,火積方法的適用性更好。。
【關(guān)鍵詞】：百葉窗翅片 數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 熵 火積
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.138
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 主要符號說明7-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-16
• 1.1.1 平行流式換熱器的發(fā)展及現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 強化換熱技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用12-13
• 1.1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2 本課題研究方法及內(nèi)容16-18
• 2 模型與方法18-30
• 2.1 CFD概述18-19
• 2.2 百葉窗翅片的物理模型19-23
• 2.2.1 百葉窗翅片的幾何模型19-20
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型及邊界條件20-22
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分22-23
• 2.3 百葉窗翅片性能參數(shù)的計算23-25
• 2.4 百葉窗翅片模擬的模型驗證25-28
• 2.4.1 網(wǎng)格無關(guān)性驗證25-26
• 2.4.2 百葉窗翅片模擬的模型有效性驗證26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 3 翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)顯著性影響分析30-44
• 3.1 顯著性影響分析方法30
• 3.2 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)換熱器的數(shù)值模擬30-40
• 3.2.1 百葉窗開窗角度 θ 對流動換熱的影響30-32
• 3.2.2 百葉窗間距L_p對流動換熱的影響32-35
• 3.2.3 翅片間距F_p對流動換熱的影響35-37
• 3.2.4 翅片厚度 δ 對流動換熱的影響37-39
• 3.2.5 百葉窗轉(zhuǎn)向區(qū)長度S_2對流動換熱的影響39-40
• 3.3 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動換熱的顯著性影響分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計44-56
• 4.1 正交實驗設(shè)計44-46
• 4.2 優(yōu)化翅片的流動換熱特性46-50
• 4.3 入口風(fēng)速對翅片最優(yōu)化結(jié)構(gòu)的影響50-51
• 4.4 翅片間距和百葉窗間距比值（F_P/L_P）的影響51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 5 基于熵與火積方法的翅片結(jié)構(gòu)優(yōu)化56-74
• 5.1 熵與火積的基本介紹56-57
• 5.2 百葉窗翅片換熱器換熱過程的熵與火積57-59
• 5.2.1 百葉窗翅片換熱器的熵產(chǎn)推導(dǎo)58-59
• 5.2.2 百葉窗翅片換熱器的火積耗散推導(dǎo)59
• 5.3 運行工況對熵產(chǎn)率與火積耗散率的影響59-63
• 5.3.1 溫度對熵產(chǎn)率與火積耗散率的影響59-61
• 5.3.2 速度對熵產(chǎn)率與火積耗散率的影響61-63
• 5.3.3 翅片結(jié)構(gòu)對熵產(chǎn)率與火積耗散率的影響63
• 5.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后對比分析63-73
• 5.4.1 不同空氣入口溫度下的最佳翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)64-66
• 5.4.2 不同壁面溫度下的最佳翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)66-69
• 5.4.3 不同風(fēng)速下的最佳翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)69-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 結(jié)論及展望74-76
• 6.1 研究工作總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 致謝76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄82
• A 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文82
• B 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與科研項目82

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本文編號：825210