基于CFD分析的散热器结构优化

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1、2012年第4期(总第130期)内燃机与动力装置I．C．E＆Powerplant2012年8月【模拟计算】基于CFD分析的散热器结构优化田杰安，李世伟，闫伟，王桂华(山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061)摘要：利用STAR—CCM+软件对某款设计中的散热器进行了流动与传热性能的分析，分析结果显示，按空气来流方向为散热器芯体前端，空气侧的对流换热系数远远高于其后端。这表明散热器芯体前端的利用率较高。将散热器芯体变薄之后，分别计算空气来流速度为5m／s、10m／s和15m／s三工况下其单芯体散热量。在来流速度为15m／s的工况下修改后散热器的散热量为原散热器的75％左右，并且随着来流

2、速度的降低，该数值逐渐的增大。这样在相同的散热需求时，新的结构可以较大的节约材料。关键词：散热器；单芯体散热量；CFD中图分类号：U464．138．2文献标志码：A文章编号：1673—6397(2012)04—0040—03ImprovementoftheRadiatorStructurebasedonCFDAnalysisTIANJie—an，LIShi—wei，YANWei，WANGGui—hua(SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Theflowandheattr

3、ansferperformanceanalysisofaradiatorunderdesignhasbeenproceededbythesoftwareSTAR—CCM+．Theresultsindicatethattheairsideconvectionheattransfercoefficientatthefrontpartoftheradiatorisfarabovethelatterpart．Anditsuggeststheuti—lizationratioofthefrontpartishigherthanthelatterpart．Afterthethicknessofthera

4、diatorisre-duced，threesimulationsatairspeedat5m／s，lOm／sand15m／swereconducted，thesinglecoreheatdutyofthethinneroneisabout75％ofthethickeronewhentheairspeedisat15rn／s．Andasthespeedofairbecomelower，theratiobecomeshigher．Sointhesamecoalingdemand，thenewradiatorcanreducematerialcostgreatly．KeyWords：Radiat

5、or；SingleCoreHeatDuty；CFD国内的散热器生产厂家缺少对散热器流动及传引言热方面的研究，多数是通过实验加以解决。但是，随散热器是汽车冷却系统的重要组成部分，其性着汽车技术的飞速发展，单纯的实验方法因其耗费能的好坏直接关系到发动机效率以及整车的动力大，周期长等缺点已经不能满足要求。CFD数值计性、经济性、可靠性以及排放等。目前国内散热器产算具有成本低，设计周期短，可对散热器设计方案进品中，开百叶窗的散热带及管带式散热器产品所占行快速评价和指导改进等优点。因此CFD技术可比重明显上升，产品结构向紧凑、高效、低耗、轻量化以很好地弥补单纯实验手段的缺陷。许多学者通过方向发展数值模

6、拟方法对散热器的流动及传热性能做了大量基金项目：国家十二五科技支撑计划(2011BAG04B02)：工程机械用串联式混合动力系统开发；山东省科技发展计~(2011GGX1040)：汽车散热器优化设计平台研发。作者简介：田杰安(1988一)，男，河南新乡人，硕士研究生，主要从事汽车热管理方向的研究。收稿日期：2012—06—26万方数据万方数据内燃机与动力装置2012年8月表1散热器对流换热系数分布的比较可知，修改后散热器空气侧对流换热系数比工况每段对流换热系数均值所占比重修改前提高45％左右，修改后散热器芯体的利用程(m／s)(W／m~2一K)度远高于修改前。且修改后散热器的风阻会降低，12

7、34首段前两段流经散热器的空气流速会增加，因此，实际的换热器51657455440．490．71对流换热系数将高于计算值。102791501281090．420．64将散热带的一个波作为一个单芯体。则单芯体153702101911660．390．62的散热量等于单位时间内流经单个芯体的空气带走通过对CFD计算结果分析发现，散热器在厚度的热量，由于计算的时候，空气在入口处的流量仅和方向的前1／2段，其对流换热系