层叠式蒸发器建模与仿真研究

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1、层叠式蒸发器建模和仿真研究如图1．4。由于采用圆形凸包，使散热板与制冷剂之间的接触面积的比例提高13％。关于储液室方面，为了充分发挥单储液室所具有的优点，可尽力使其小型化，但要最大限度的保证进行热交换的有效部分【14．151。长方形凸韶圆形凸起图1-4凸包形状的比较b)1．2．2仿真技术在汽车蒸发器中的应用仿真技术是伴随计算机技术迅速崛起的学科，是一个强有力的研究工具，可以进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流及化学反应等领域的研究。经过半个世纪的迅猛发展这门学科己相当成熟，各种通用性仿真软件包陆续出现成为商品化软件，为工业界广泛接

2、受性能日趋完善应用范围不断扩大。至今，广泛应用于各个领域，如传统的流体力学和流体工程的范畴，航空、航天、汽车、船舶、动力、水利等，甚至已经扩展到化工、核能、冶金、建筑、环境等许多相关领域中。汽车空调蒸发器就是仿真技术在汽车行业应用的重要领域之一H引。对汽车空调系统的研究有三种方法，传统的实验研究、应用计算机编程计算、运用仿真技术进行数值模拟计算。近年来，国外的学者应用众多流行仿真软件，AMESim、fluent、STAR．CD、flowmaster等对汽车空调蒸发器的流动结构、传热与阻力特性进行了系统的研究。传统的汽车空调系统设计一

3、般依靠简单的理论及实验分析来确定汽车空调系统的结构形式，这需要大量的实验经费以及很长的周期。对于汽车空调蒸发器，其内部流体流动与传热规律较一般更为复杂，仅靠实验测试并不能达到开发新产品和精确设计的目的。而仿真软件可以比较快捷、准确及直观地反映流体在汽车空调系统中流动的过程，因此很容易从对流场的分析中发现设计中存在的问题，并且进行设计方案的改进，从而避免了人力、物力的浪费。仿真技术在汽车空调蒸发器中的应用主要是在流道4第一章绪论设计、翅片参数、散热板结构参数、相区分布等方面。在汽车空调蒸发器的发展过程中，数值模拟模型的作用越来越重要，

4、如何有效的选择模拟工具和开发新的模拟方法也越来越重要【17—191。基于仿真技术的传热、流动研究主要有以下几个方面。1．传热、压降系数及有关关联式目前这些系数和关联式还不齐全，有许多工业上用的传热表面的数据不全或缺少可用的关联式，对于传热单元数较大的情况，试验技术有较大的误差，有待于改进，翅片散热板与翅片联接的热阻及其对整个传热过程的影响也需要更进一步研究。2．传热机理和各种传热表面的数值解由于仅仅掌握经验关系式并不能最终解决开发新的传热表面、强化传热和精确设计等问题，研究工作者越来越多地把精力投入到应用CFD技术求传热与流动的数值

5、解方面，以期建立模拟传热和流动的数值模型，并通过计算来预测新型表面的传热、阻力系数及其关系。3．伴有相变及两相流的传热及流动相对于单相流的传热与流动，这一方面的研究显得很薄弱，今后仍是重点研究的一个领域。4．其它问题物性变化的影响、表面选择方法、如何从结构上保证流体均布、流道如何合理布置以及纵向导热影响等多方面的问题在设计中一直未彻底解决，仍然有待进一步研究。用仿真技术研究层叠式蒸发器少人问津，因此，应用计算流体力学、流动可视化技术和模拟测试来研究制冷剂流动和传热的本质，并建立相关数据库将是今后十分重要的工作。研究层叠式蒸发器传热机

6、理和进行优化设计将是今后研究的重点内容，考虑到我国层叠式蒸发器开发和试验经费还相对缺乏的具体情况，仿真技术的应用研究更具有特别重要意义。1．3课题的来源课题来源于与某汽车空调公司合作的“58型层叠式蒸发器性能优化研究"项目。其主要参数如下：型号：58型层叠式蒸发器(58指散热片宽度)蒸发器外形尺寸(LXWXH)：255×58×245．5‘58型层叠式蒸发器散热板是该汽车空调公司新开发的模具冲压成型，但在试样过程中，发现该蒸发器制冷能力达不到要求，希望运用仿真技术对该蒸发器进行分析，层叠式蒸发器建模和仿真研究对蒸发器结构和模具的修改提

7、供科学的参考方案。1．4课题研究的主要内容本文主要做以下工作：层叠式蒸发器是近年来发展起来的一种高效紧凑式车用蒸发器，具有制冷剂侧的压力损失小，传热系数高，重量轻和结构紧凑等优点。研究其结构、性能特点，对于开发新产品，进行空调蒸发器改进设计有着重要的意义。本文针对58型层叠式蒸发器进行以下几个方面的研究工作。1．传热分析；2．利用UG三维软件建立散热板模型，并以散热板一部分为研究单元，对散热板流阻进行分析，为蒸发器的整体仿真提供参数：3．基于AMESim仿真软件建立58型层叠式蒸发器传热计算的数学模型，并对各元件进行参数设置，并进行

8、蒸发器运行模拟，得到了蒸发器的相关参数：4．建立58型层叠式蒸发器传热性能测试系统，并对58型层叠式蒸发器进行传热性能的试验测试：5．对58型蒸发器的仿真结果与实验结果综合分析并进行对比，验证用AMESim软件建立的层叠式蒸发器模型的