片式散热器各通道流量分布与散热能力CFD分析

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1、第48卷第3期Vol.48No.32011年3月TRANSFORMERMarch2011片式散热器各通道流量分布与散热能力CFD分析张霞，王秀春，郭晓霞（河北工业大学能源与环境工程学院，天津300132）摘要：建立了片式散热器CFD模型，研究了不同模型的流量分布规律以及流量分布不同对散热能力的影响。关键词：片式散热器；流量分布；通道中图分类号：TM403.9文献标识码：B文章编号：1001－8425（2011）03－0062－05CFDAnalysisofChannelsFlowDistributionandRadiatingPow

2、erofPanelTypeRadiatorZHANGXia,WANGXiu-chun,GUOXiao-xia（HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300132,China）Abstract：TheCFDmodelofpaneltypetransformerisestablished.Thedistributionlawofflowmassofdifferentmodelsandtheinfluenceofflowdistributiontoradiatingpowerareresearched.Ke

3、ywords：Paneltyperadiator；Flowdistribution；Channel1引言片式散热器是变压器的主流散热器，由于受变压器周围空间的限制，提高其散热能力从而降低变压器制造成本并延长使用寿命一直是工程实际中急需解决的问题。国内、外对片式散热器的研究，主要集中在内绕流和外绕流两方面，通过破坏油侧和空气侧的边界层达到强化传热的效果。但将片式散热器作为一个系统，分析其整体流场对散热影响的研究较少。本文中笔者希望通过对不同片型的散热器图1片式散热器三维图进行数值模拟，分析整体流量分布规律及其对散热Fig.13Ddia

4、gramofpaneltyperadiator的影响，从而提出一种新的研究思路。2.1网格划分2CFD模型的建立流道间不连通区域采用Hex六面体网格元素，本文中所研究的片式散热器有七个横向互不连网格类型为Map的规则结构网格，流道采用Tet/通的独立油流通道，而每个通道又由三个连通的小Hybrid四面体/混合网格元素，网格类型为Tgrid。见通道组成，外部形状比较复杂。而本文中主要研究的图2和图3。是流量分布对散热的影响，所以对其合理简化，将每2.2边界条件设置个通道简化为六边形，利用Gambit建立三维模型。变压器油物理参数见表1

5、。如图1所示，片式散热器宽520mm，长采用了速度入口边界条件，入口速度0.05m/s，进21500mm，厚9mm，入口直径90mm，入口距流道距离口温度353K。与空气侧的对流换热系数为10W/(m·K)，50mm，流道宽58mm，流道之间距离15mm。空气温度为293K。第3期张霞、王秀春、郭晓霞：片式散热器各通道流量分布与散热能力CFD分析633.1模拟方案方案一：中间流道长度不变，两边流道长度依次比前一个流道递减10mm，20mm，30mm，40mm，50mm，建立五组模型，CFD模拟，见表2。表2模型编号Table2Num

6、berofmodels编号片型0七个流道长度相等1-1两边流道依次比前一个递减10mm1-2两边流道依次比前一个递减20mm1-3两边流道依次比前一个递减30mm1-4两边流道依次比前一个递减40mm1-5两边流道依次比前一个递减50mm2-1两边流道以1:2递减10mm图2整体网格图2-2两边流道以1:2递减20mmFig.2Totalmeshdiagram2-3两边流道以1:2递减30mm2-4两边流道以1:2递减40mm2-5两边流道以1:2递减50mm方案二：中间流道长度不变，两边流道长度以1:2等比递减10mm，20mm，

7、30mm，40mm，50mm，即流道长度递减量为前一个的二倍。建立五组模型，CFD模拟。3.2结果与分析导出数据见表3、表4。从表3和表4中可以看出，不论是方案一还是图3局部网格放大图方案二，散热量都是逐渐增加的，相应的热流密度和Fig.3Amplifieddiagramofpartialmesh传热系数也增加。而由于流道长度比标准片减小，表1变压器油物理参数沿程阻力减少，阻力损失却逐渐减小。Table1Physicalparametersoftransformeroil方案一中1-3的整体换热效果较好，传热系数参数参数拟合公式比标

8、准片提高了0.31%，油侧提高了1.93%，换热量密度/kg·m-3ρ=877-0.59t增加了0.87%，阻力减小了6.83%比定压热容/kJ·（kg·℃）-1c=1.7913+5.0453×10-3tp方案二中，热流密度和传热系数