汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究 study on numerical simulation of the a.pdfVIP

第17卷第4期 厦门理工学院学报 V01．17No．4 ofXiamen of Dec．2009 Journal Technology 2009年12月 University 汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究 袁志群，许建民 (厦门理工学院机械工程系，福建厦门361024) [摘要]以获得散热器空气流动阻力、研究汽车发动机舱内流阻力为目的，针对常用的百叶窗汽车 散热器。建立了空气流动数学模型，采用CFD方法对不同流速下的空气流动特性进行了数值计算，分析了 空气流动阻力的组成，得出了m-／J特性曲线．在此基础上，对该散热器的相似模型进行了阻力预测．计算 结果表明：空气流动阻力的数值计算结果相对于实验结果的平均相对偏差为4．98％，其精度可满足工程的 需要．计算分析结果为汽车设计初期发动机舱内流阻力特性预测提供了参考数据． [关键词]散热器；空气流动阻力；发动机舱；内流阻力；阻力特性 [中图分类号】U464．138+．2【文献标志码】A 汽车空气阻力特性预测是汽车设计初期的一项重要工作，而内流阻力特性又是空气阻力特性的主 要组成部分，其中散热器的空气阻力特性是研究内流阻力特性的一个难点．散热器的空气阻力特性曲 线一般可通过实验获取，但进行实验耗时耗资；散热器内部结构和内部流场的复杂性使实验研究受到 许多限制．通过对散热器直接进行数值计算的方法，避开了实验手段瓶颈，可清楚了解内部流场的气 动参数分布和变化情况，计算结果可以为散热器的优化提出参考性的意见，以较大降低实验设计费 用，缩短设计周期，具有较好的工程应用价值． 百叶窗汽车散热器从上世纪50年代就已经出现，在近20年中更是得到了快速的发展和日益广泛 的应用．近年来，国内外不少学者对百叶窗汽车散热器进行了大量的实验研究，并在实验的基础上整 理出一些计算流动和传热性能的经验公式[1。3】，但是其流道结构的复杂，很难用实验的方法准确测定 其内部流场结构．本文主要利用CFD方法对百叶窗汽车散热器的空气流动特性进行了数值计算，得 出了散热器内部的空气流动特性，重点分析了其空气流动阻力特性，其计算精度满足了工程的需要， 计算分析结果对于后续发动机舱流场计算提供了参考数据． 1散热器计算模型的建立 1．1几何模型的建立 百叶窗汽车散热器由水管和翅片逐层叠放，然后整 体焊接而成，图1所示为某百叶窗汽车散热器结构简 图，空气沿X轴方向流动，翅片沿z轴呈波纹状延伸． 冷却液从扁管内流过，通过管壁和翅片的导热过程将热 量传递到翅片表面，冷却空气流经百叶窗翅片间流道， 图1百叶窗汽车散热器芯体结构示意图 ofautomotivefin—tuberadiator 通过与扁管及翅片表面间的对流换热将热量带走． Fig．1Structure 表1百叶窗汽车散热器结构参数‘1·钉 Tab．1 dateofautomotivefin．tuberadiator Structure 堡塑垒墼 竺!兰生兰!! 墨! 生 皇 !! 尺寸 310咖×120nllllX20衄6．4rmTl 1．7唧 270 1．2llalm． [收稿日期】2009—09—27[修回日期】2009—11—20 [作者简介]袁志群(1983一)，男，湖南安乡人，助教，硕士，从事汽车空气动力学以及汽车安全研究． 万方数据 ·40· 厦门理工学院学报