车辆冷却系统空气侧特性研究

本文在搭建小型风洞试验台的基础上,完成对车用换热器外翅片表面传热和阻力性能的试验研究,获得多种翅片表面的试验关联式;采用理论与试验相结合的方法,对车辆冷却模块和冷却系统进行传热和阻力性能进行研究,其主要内容包括以下几个方面: (1)车用换热器外翅片传热和阻力性能试验 建立风洞试验台,分别对不同结构参数的车用换热器外翅片(5种,67个试验样件),在不同迎面风速工况下进行传热和阻力性能的试验。其中结构参数主要包括翅片间距,翅片高度,翅片长度,翅片厚度等; (2)车用换热器外翅片传热和阻力性能分析及试验关联式的拟合 在分析不同工况和不同结构参数对各种翅片传热和阻力性能影响的基础上,利用非线性回归和F显著性检验方法对5种翅片进行试验关联式拟合;其中,所获得的5种翅片j和f因子关联式可对90%的试验数据进行预测,其预测误差在±12%以内;并进一步与相关文献的关联式或试验数据进行对比分析,为关联式的应用指明方向。 (3)换热器外翅片的参数化研究 利用田口方法的参数化设计思想,分别对五种不同类型翅片进行参数化研究,分析各类型翅片的控制因子对其综合性能的影响,及各控制因子不同水平对其整体性能影响的变化特性。 (4)不同类型翅片的综合强化传热性能对比 在相同工况下,采用多种强化传热的评价方法,对比分析具有相同结构参数的4种翅片(平直翅片,波纹翅片,锯齿翅片和百叶窗翅片)的综合强化传热性能。 (5)波纹翅片的数值模拟和结构优化,及强化传热机理分析 建立3D的波纹翅片的数值计算模型并进行不同工况下的传热和阻力性能计算,计算结果与试验结果进行对比,相对试验结果,Re=1000～5000,计算结果j和f因子的平均偏差分别为9.2%和7.8%。在验证模型的基础上,分析比较几种不同结构参数的波纹翅片的传热和阻力性能,并进一步利用场协同原理分析波纹翅片的强化传热机理。 (6)车辆冷却模块及冷却系统的传热和阻力性能研究 针对对不同类型的车用换热器分别集中参数模型,分布参数模型建立其传热和阻力性能的数值计算模型,并在对车辆冷却模块进行1D和3D联合仿真和试验的基础上,建立车辆冷却系统的仿真模型,分析不同工况和不同冷却模块布置方式对车辆冷却系统的影响。