汽车管带式散热器仿真设计方法的研究

江苏大学硕士学位论文管带式汽车散热器的优化设计及计算软件开发姓名：杨志坚申请学位级别：硕士专业：热能与动力工程指导教师：魏琪20060401铜质散热器和钎焊式铝散热器为行业的主导产品。

１．２汽车散热器的基本结构散热器是由冷却用的散热器芯子、贮存冷却液的上水室和下水室３部分组成的。

由于散热器工作时会产生水蒸气，所以上水室还承担着气水分离的作用。

图（ｉ－ｉ）直流式散热器１．散热器２．上水室３．下水室４．散热器芯子散热器芯子是散热器的核心部分，起主要的散热作用。

散热器芯子由散热管、散热片（或散热带）、上下主片等组成。

由于它具有足够的散热面积，因此能保证将必须的热量从发动机散发到周围的大气中去。

而且散热器芯子是用极薄的导热性能好的金属及其合金制造的，能使散热器芯子以最小的质量和尺寸达到最高的散热效果。

图（卜２）管带式图（卜３）管片式圜散热器芯子根据翅片的排列方式，主要分为管片式图（卜３）和管带式图（卜２）。

对于管片式芯子，它是由许多散热管和散热片组成。

散热管的外面串装了许多薄的金属平片（散热片）。

空气在平行的散热片及散热管的外表面所形成的风道中通过，从而使散热管内流动的冷却液得到冷却。

管片式散热器的主要特点是结２江苏大学硕士学位论文４．４管带式散热器的设计、校核与优化计算软件介绍为缩短厂家的设计周期、规范设计过程，本文采用Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋编制管带式散热器的设计、校核与优化计算软件。

Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋（简称ｖｃ抖）是美国微软公司推出的目前使用极为广泛的可视化编程平台，是一种强大的程序开发工具，它提供了一个集成环境，用于建立、调试Ｗｍｄｏｗｓ应用程序，从而大大简化了复杂的程序开发过程，提高了编程效率。

一、软件的主要功能简介软件打开后，由开始界面自动跳到主界面（图４—４），主界面采用下拉菜单的形式，菜单栏中有四项主要的功能，包括：设计、校核、优化、设计结果。

为了方便设计和校核计算结果的保存和比较，本文用ｖｃ＋＋创建数据工程的方法创建数据库和数据表来保存设计和校核计算结果，数据源的类型选择ＭｉｒｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ数据库，分别建立设计计算结果和校核计算结果两张数据表。

汽车交流发电机流体散热仿真分析方法汽车交流发电机在运行中会产生一定的热量，如果不能及时散热，会影响其性能甚至造成故障。

因此，研究汽车交流发电机的流体散热问题十分重要。

本文将介绍一种汽车交流发电机流体散热仿真分析方法。

首先，通过建立汽车交流发电机的数学模型，可以得到其热源诱导的热源强度分布。

然后，根据纳维-斯托克斯方程和能量守恒方程，建立汽车交流发电机的流体流动和热传输模型，可以计算出流体的速度、压力和温度等参数。

同时，考虑流体的边界条件及沟槽、叶轮、扇叶、定子之间的耦合作用，以及交流发电机本身的结构特点，对数值计算进行合理处理。

接下来，根据所得到的数值计算结果，可以对汽车交流发电机的散热性能进行分析。

具体的分析方法主要包括：一是绘制流场及温度场等分布图，对汽车交流发电机性能进行可视化分析；二是计算汽车交流发电机的散热效率，以衡量其散热能力；三是对不同材质、形状及不同搭配的部件进行散热性能对比，以确定最佳的散热结构；四是对流体流动对发电机性能的影响进行分析，以提高汽车交流发电机的工作效率和稳定性。

最后，将仿真结果与实验结果进行比较，验证仿真模型的准确性和可靠性。

通过将仿真结果与实验结果进行比较，可以发现仿真所得到的结果与实际情况非常接近，证明了该仿真方法的准确性。

综上所述，汽车交流发电机流体散热仿真分析方法是一种非常有效的研究方法，可以对汽车交流发电机的散热性能进行客观而全面的分析，为提高汽车交流发电机的性能和稳定性提供参考。

除了仿真分析方法，实验方法也是研究汽车交流发电机散热性能的主要手段之一。

实验可以通过测量发电机表面的温度和风速等参数，得出散热情况，并进行比较和分析。

同时，通过实验可以验证模型的准确性和可行性，在优化方案时也起到很大的作用。

为了进一步提高汽车交流发电机的散热性能，可以采用一些优化措施。

例如，在设计发电机时可以在散热性能方面加入一些性能指标，并通过材料、加工工艺等方式进行改善。

汽车冷却系统的热力学设计及仿真汽车冷却系统是汽车的重要组成部分，也是关系到车辆运行效率和寿命的关键因素之一。

它主要通过循环冷却剂对汽车发动机的产热进行散热，维持发动机的正常温度和工作状态。

在这篇文章中，我们将从热力学角度出发，探讨汽车冷却系统的设计和仿真，以便更好地理解汽车冷却系统的工作原理和各种设计要素的影响。

第一部分：汽车冷却系统的基本原理汽车冷却系统的基本原理是利用流体工作介质对发动机产热的吸热和对周围环境的放热来控制发动机的温度。

具体来说，冷却系统通过水泵将冷却液循环流动在发动机块和缸盖的内外表面（也称为水道）上，以吸收产生的热量。

同时，通过散热器将冷却液中的热量辐射散发到周围空气中，从而完成对发动机的冷却。

此外，汽车冷却系统还与发动机的润滑系统、供油系统和排气系统等密切相关，组成整个汽车的运行系统。

第二部分：汽车冷却系统的设计和组成要素汽车冷却系统包括许多不同的组成部分，包括散热器、水泵、散热风扇、温度计、传感器等。

这些要素的选择和设计决定了整个汽车冷却系统的运行效率和可靠性。

以下是一些关键组成部分的简要介绍。

1. 散热器散热器是汽车冷却系统中最重要的部件之一，负责将发动机产生的热量辐射散发到周围环境中。

散热器主要由散热芯和空气导流罩两部分构成。

散热芯是一个由油管翅片和水槽组成的管道网络，通过这个网络使冷却泄漏在散热芯内壁。

空气导流罩位于散热器外部，用于将冷空气引入散热器内部，以加速热量散发。

散热器的设计和选择对冷却系统的整体效率至关重要。

2. 水泵水泵是冷却系统中的重要部件之一，主要负责将冷却剂从散热器中循环引入发动机以实现冷却。

水泵与发动机轴相连，利用轴上的齿轮或推力固定在发动机上。

以此来控制泵的转速。

水泵设计的好坏直接影响整个冷却系统的输送能力和循环速度。

3. 散热风扇散热风扇是冷却系统中的一个辅助部件，它起到加速将散热器表面的热量驱散到空气中的作用。

由于风扇的存在，汽车的冷却系统可以在行车时维持较好的冷却状态。

全文共计2980字
1 管带式散热器热力性能的模拟
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(内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特
摘 要：本文介绍了以散热器传热及阻力特性的数学模型为基础，在LabVIEW 软件环境中对管带式汽车散热器动态热力特性进行模拟研究和分析的过程，结果表明，预测值与实验值相吻合。

这一方法可以方便的代替对换热器的实际性能测量。

其模拟的结果对散热器的设计、改进或配套有参考意义。

关键词：散热器；热力特性；模拟；
中图分类号：U463.22+1.6 文献标识码：A 文章编号：
1007—6921(2019)03—0053
— 汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，发展速度较快，而汽车发动机对散热器的需求量也在增长。

目前汽车发动机散热器采用紧凑式散热芯子，但由于紧凑式换热器的结构比较复杂，其传热及阻力特性一般由试验测定。

本文应用一种图形化的语言LabVIEW (程序)，对管带式散热器的热力性能进行模拟计算，减少了检测时间，加快了散热器的设计周期。

模型的建立 对于管带式散热器许多学者已经作了充分的研究，但基于LabVIEW 的模拟研究尚少。

本文对文献中管带式的散热器的传热及阻力特性关联式进行分析研究，选择其性能特征模型。

热量计算
740)this.width=740" border=undefined &#111nmousewheel="return。

汽车散热器快速设计系统研制与开发摘要：为了降低散热器的设计成本并提高计算精度，利用ＰｏｗｅｒＢｕｉｌｄｅｒ开发了汽车水散热器设计软件，其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。

对比分析试验表明：计算结果具有较高的精度。

计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。

研究表明：减小翅片间距及增大风速可提高换热性能；减小开窗角度可降低风侧阻力；增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。

关键词：内燃机；管带式水散热器；开发引言从理论分析角度对管带式车用散热器的传热进行了较详细的理论分析，从散热器的结构尺寸到散热面积、当量直径，从定性温度到物性参数，从各准则数到散热系数，再到散热量的计算，最后对散热量进行校核计算。

1散热器芯体零部件参数化模型的建立1）散热带参数化模型的建立。

散热带指的是于波浪带滚压轧机的外表冲出百叶窗空，同时严格根据设计翘片彼此间隔翻折从而实现，在散热带上冲压百叶窗的作用具体在于：一个是冲压出的百叶窗相当于加强筋，这样就使散热带的强度大大增加；还有一个就在于冲压的百叶窗也将扩大散热带的有效热传播截面。

同时由于百叶窗的存在，气流在流经散热带时气流方向会向百叶窗板倾斜的方向发生偏转。

这样就会出现一问题，相邻两波带百叶窗板倾斜方向是否影响散热效果。

2）散热管参数化模型的建立。

散热管隶属于薄壁件是在咬缝管制机表层进行单次的无缝对接从而实现的，接着将其表层镀上锡金属和散热带的高温焊接。

它的作用是通过主片连接上水室和下水室实现冷却液在散热器内的循环。

由于在SolidWorks中三维参数化模型的建立可以由各种不同的特征加上驱动尺寸来完成，但从提高效率的角度考虑，相同零件的参数化模型需要选择尽量最低的特征与尺寸参数去进行合理的表述。

因此，经过分析散热管的结构，确定用薄壁拉伸特征来绘制散热管模型，且内部尺寸参数还非常少。

3）主片参数化模型的建立。

汽车发动机冷却系统散热器建模仿真与设计汽车发动机冷却系统散热器是发动机冷却系统的关键组件之一，其功能是通过将发动机产生的热量转移到空气中，以保持发动机的正常工作温度。

在汽车发动机运行过程中，冷却系统散热器能在较短的时间内将大量的热量散发到周围环境中，确保发动机在适宜的温度下运行。

为了更好地理解冷却系统散热器的工作原理和性能，可以进行建模仿真与设计。

下面将从原理介绍、建模与仿真、设计优化三个方面进行详细阐述。

首先，针对冷却系统散热器的工作原理，需要了解其热传导和对流散热。

冷却系统散热器通常由许多金属管组成，管内流通着冷却剂，发动机冷却水通过这些管子被加热，然后通过热对流和传导的方式将热量传递到空气中。

所以，对于散热器的建模仿真，需要考虑热传导和热对流的过程。

其次，进行冷却系统散热器的建模仿真时，可以选择使用计算流体力学（CFD）软件，如ANSYS Fluent，进行数值计算。

通过在软件中设置相应的几何模型、流场边界条件和物理模型等参数，可以模拟冷却系统散热器中的热传导和对流过程，并获取温度场和流场等相关数据。

这样可以对散热器的工作性能进行评估和分析，找出潜在的热点区域和流动不畅现象，并进行优化设计。

最后，针对冷却系统散热器的设计优化，可以根据仿真结果进行改进。

例如，通过改变散热器的几何结构，如增加散热片的数量和间距，优化冷却剂的流动路径，以提高散热效果；或者改变材料的导热性质，以改变热量的传导方式。

同时，也可以调整冷却系统的其他组件，如水泵、散热风扇等，以提高整个冷却系统的效能。

总之，通过对汽车发动机冷却系统散热器进行建模仿真与设计，可以更好地理解其工作原理和性能，并找出潜在问题及提升空间，从而为冷却系统散热器的工程设计提供参考和指导。

第32卷第2期2011年4月内 燃 机 工 程Chinese Internal Combustion Eng ine Eng ineeringVo l.32No.2Apr il.2011收稿日期:2009-08-24基金项目:国家 八六三 高技术研究发展计划现代交通技术领域 汽车开发先进技术 重点项目(2006AA110104)作者简介:袁兆成(1954-),男,教授,博士,主要研究方向为内燃机现代设计理论与方法,E -mail:yuanzc@ 。

文章编号:1000-0925(2011)02-0085-04320034汽车管带式散热器仿真设计方法的研究袁兆成1,朱 晴1,王 吉2,王宏志2,常 贺3(1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春130000;2.一汽集团技术中心,长春130000;3.一汽轿车股份有限公司,长春130000)S tudy on Simulation Design Method of Corrugated Tube Radiator for AutomobileYUAN Zhao -cheng 1,ZHU Qing 1,WANG Ji 2,WANG Hong -zhi 2,CHANG He3(1.State Key Laboratory of Automo bile Dynam ic Simulatio n,Jilin U niversity,Changchun 130000,China;2.FAW T echno logy Center,Changchun 130000,China;3.FAW CAR Co.,Ltd.,Chang chun 130000,China)Abstract:Using CFD technique,the simulation design method of autom otive radiator with complexstructure w as studied.T he radiator w as partially simulated to calculate the heat ex change coefficient betw een cor rug ated band and cooling air,and the effects of the radiator louver opening angle on r adiator heat ex change perform ance w er e analy zed from three aspects of tem perature,pressure and flow v elo city.It is con -cluded that the best effect is achieved at 23 o pening ang le.T he heat transfer perform ance of w ho le radiator w as calculated by using po rous medium to imitate the heat transfer coefficient and flow resistance of the fin -louver heat dissipation band.T he calculated results coincide w ith the m easured data.T his sim ulation desig n method prov ides the possibility for radiator optimization design.摘要:利用CFD 手段对结构复杂的管带式散热器仿真设计方法进行了研究,采用散热器局部完全仿真计算分析得到管带与空气的热交换系数,并从温度、压力和速度三方面分析了散热片开窗角度对其换热性能的影响,得出开窗23 时换热效果最好,又利用多孔介质模拟开窗散热带,进行整体散热器的传热性能仿真模拟计算。

汽车发动机冷却系统散热器建模仿真与设计曾志新; 李鑫【期刊名称】《《汽车工程师》》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】5页(P18-21,58)【关键词】汽车发动机; 冷却系统; 散热器【作者】曾志新; 李鑫【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院【正文语种】中文散热器是乘用车发动机冷却系统的核心零部件，散热器的水阻、风阻影响散热器水侧和风侧的流动性能，散热器的换热性能影响发动机的燃烧[1]。

散热器的设计目标就是在匹配水阻、风阻性能的基础上，满足整车动力总成的散热需求，同时实现成本和质量的最优化。

对数平均温差法计算繁琐[2]233-237，还需要查找换热器性能图表，直观性、准确度较差且研发效率较低。

文献[3]从热力学第二定律出发，定义了表征换热器换热特性的3 个变量θ（冷热流体入口温度比）、R（冷热流体热容比）、NTU（传热单元数）研究它们对换热器换热性能的影响及相互作用。

文献[4]对散热器自然对流状况下的传热性能及内部流动展开研究，提出了散热器消耗功率比值和内部流动及散热规律。

文章基于ε-NTU的对流传热学理论建立了散热器数学模型[2]237-243，通过散热器单品性能数据拟合出散热器的换热系数，应用AMESim 软件建立整车发动机冷却系统模型，同时搭建了发动机热容模型，可以准确地仿真整车稳态工况发动机出水平衡水温和动态工况的温升曲线。

这种研究方法能够显著提升冷却系统的设计效率，并获得较为准确的冷却系统性能结果。

1 经验参数方法设计1.1 散热器经验参数方法经验参数方法以发动机额定功率为设计工况；散热器的目标散热量的计算，如式（1）所示。

依据发动机额定功率设计散热器迎风面积，如式（2）所示。

散热器总换热面积的计算，如式（3）所示。

式中：Q——散热器的目标散热量，kW；C1——传递给冷却系统的热量占燃料热量的百分数，取值范围为0.18～0.25；ge——发动机汽油消耗率，取值范围为0.210～0.270 kg/（kW·h）；P——发动机额定功率，kW；hn——汽油的低热值，hn=41 870 kJ/kg；S迎风——散热器芯体设计迎风面积，m2；C2——散热比的面积，乘用车根据经验，取值0.07 m2/kW；S总——散热器设计总散热面积，m2。