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散热器性能风洞试验台

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第一部分系统介绍本散热器性能风洞试验台适应于汽车、拖拉机、工程机械发动机的散热器、热风机的风机盘管的散热性能试验。

一、试验项目：1、散热性能试验2、空气阻力试验（简称风阻试验）3、水流阻力试验（简称水阻试验）二、散热器风筒试验计算机测控系统组成：1、风洞试验的筒体2、风机变频调速系统3、循环水温度控制4、工业计算机测控系统5、电气及配电三、主要性能指标（讨论参考）：1、风机风速：3.0~15.0米/秒（变频调速，PID控制）2、循环水流量：0.2~15米3/小时（变频调速，PID控制）3、循环水温度：50~95℃（PID控制）4、温度测量精度：±0.05℃5、压力测量精度：±0.1pa6、热平衡误差(平均值)：≤±3.5%7、试验散热器最大正面尺寸：800×8008、试验散热器最小正面尺寸：200×2009、环境温度：5~35℃10、计算机测控系统环境温度：15~30℃四、功能及特点：1、选用普通风机，风机变频驱动，无级调速，节能显著；2、循环水泵变频驱动，适应不同规格型号的试件；3、气、水测量采用模块化结构，同步测量，无时间滞后；4、进、出风温度采集方式：建立温度场；5、同步测量的一次数据有：● 进水温度● 出水温度● 循环水的流量● 进风温度● 出风温度● 风量（风速）● 水阻● 风阻6、计算整理描绘散热器散热性能的特征数据，存库和试验报告；五、术语定义1、水温差△tw：进入散热器的水的进水温度（tw1）和出水温度的差（tw2）。

△tw= tw1- tw2，用度（℃）表示。

2、气温差△ta：进入风筒的风的进口温度（ta1）和出口平均温度的差（tw2m）。

△ta= ta1- ta2m，用度（℃）表示。

3、水侧散热量Qw：在试验状态下散热器水侧放出的热量。

Qw=[Gw×Cpw×(tw1- tw2)]/860 (Kw)4、风侧吸热量Qa：在试验状态下风侧带出的热量。

Qa=[Ga×Cpa×(ta2m- ta1)]/860 (Kw)5、空气重度ra：进入风筒的空气的单位重量。

ra=（0.464×B）/(273+ta1)。

用单位体积的重量（kg/m3）表示。

6、质量风速ra×va:散热器前面的风速和空气单位体积的重量的乘积。

用每秒钟的单位的重量（kg/m2s）表示。

7、水流量Gw:单位时间通过散热器的水流量，用每小时的重量（kg/h）表示。

8、液气总温差△twa:进入散热器的水的进水温度（tw1）和进风温度的差（ta1）。

△tw a=tw1-ta1，用度（℃）表示。

9、液气平均温差/△t：进入散热器的水的进水、出水温度平均值与进入风筒的风的进口、出口平均温度的差。

/△t=（tw1+tw2-ta1- ta2m）/2。

用度（℃）表示。

10、热平衡误差：是衡量风筒试验系统、试验方法、试件安装连接、试件性能的综合性能指标。

用度（%）表示。

11、标准散热器Qn：换算成液气总温差△tw a=60℃的水侧散热量。

Qn=(Qw×60)/( tw1-ta1)。

Kw （Kw=860 Kcal/h）六、风筒试验的筒体设计及材料选择风筒按照JB2293-78(汽车、拖拉机风筒试验方法)标准，参考国外标准设计。

● 风筒筒体总长度11380~12180毫米；● 风筒收敛段直径510 毫米；● 风筒轴线距地面1300 毫米；● 风筒进风口形状按JB2293-78标准要求，r2=a2cos2θ的双纽线轨迹；其中θ=0~22.5°；a=0.8D；L=(0.7~0.8)D；取D=600mm,L=430mm●风筒筒体由2.0毫米的不锈钢板焊接加工而成；●风筒筒体分移动段、固定段两部分；移动段包括：进风口、收敛段、前测量段、圆-方过渡段；进风口长度：430毫米；收敛段长度：1600毫米；前测量长度：150毫米；圆-方过渡段长度：最长1600毫米，最短1200毫米；移动段总长度： 3380 ~ 3780毫米；固定段包括：方-圆过渡段、后测量段、后平直段、扩压段、稳压段、挠性段；方-圆过渡段长度：最长1600毫米，最短1200毫米；后测量段长度：150毫米；后平直段长度：1000毫米；扩压段长度：4000毫米；稳压段长度：800毫米；挠性段长度：约850毫米；固定段总长度：8000 ~ 8400 毫米；● 移动段设有防护网；● 扩压段设有整流网及整流格；七、风机变频调速系统设计及设备1、组成：● 选用离心锅炉风机G4-73-10D，额定转速1450转/分，送风量3.2~6.0万米3/小时，配套电机Y250M-4，55KW；● 选用日本富士公司变频调速器；● 在移动段的前测量段的截面上安装4个内径1.5毫米的测压孔，测压孔高度100毫米，圆形管将测压孔连接，一侧封闭，另一侧接风阻变送器；● 在移动段的前测量段的截面上安装1只温度传感器；● 在固定段的后测量段的截面上安装温度场温度传感器；● 在移动段的前测量段安装1只风速变送器；2、性能特点：● 变频器直接拖动风机，调节变频器的频率，改变风机转速，风量跟随变化，达到风速调节的目的；● 变频器做动力源，启动平稳，提高了功率因数，有效地改善了风机的运行状态，节能效果显著；。

事只鸡112cos2min● 风速调节控制有二种工作方式：自动方式：按给定风速（风量）自动调节；手动方式：直接调整风机转速；● 风阻变送器测量出空气阻力△Pa（风阻）；● 风速变送器测量风筒中心风速Vc，计算平均风速Va，设给定风速Vg，风差△V=Va-Vg，作用于风机变频器控制单元，自动跟踪调节风机；● 移动段采用1只温度传感器。

出风温测量场温度传感器组成固定段风温测量场，高精密温度采集器能精确测出筒内进风温度ta1平均出风温度ta2m，风温差△ta= ta2m-ta1的采集、数字滤波、线性化处理；● 温度场传感器筒内布置①直径为475毫米的圆环，焊接5条等间距的水平安装支架，按图示安装温度传感器；②焊接2条垂直支架；③圆环安装在固定架上（筒体内部）。

3、测控思想：（1）风速调节①自动调节● 操作者由键盘录入试验风速值（给定风速），计算机通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器给定信号输入端；● 计算机采集风速变送器的信号，存库并通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器反馈信号输入端；● 合理设置变频器PID参数，使风机快速跟踪响应，稳定风筒风速（风量）。

②手动调节● 操作者由键盘录入试验风速值（给定风速），计算机通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器；（2）风阻测量● 风阻测量采用微压高精度差压变送器，经乳胶管分别联接筒体移动段、固定段引出的测压孔；（3）风温测量● 采用高精密温度采集器。

PT100铂电阻组成风温测量场；（4）风速测量● 采用皮托管连接高精密微差压传感器进行测量。

八、循环水温度控制设计及设备1、组成：● 保温水箱两个，大水箱容积1米3，小水箱容积0.25米3；● 循环水泵选用一体化不锈钢高温管道泵，额定转速1450转/分，送水量15米3/小时；（管道泵的最大流量应在30~32米3/h）● 选用日本富士公司变频调速器；● 大水箱电加热总功率150KW（2组×15KW×3加热管、2组×10KW×3加热管）；● 小水箱电加热总功率30KW（10KW×3加热管）；● 国产优质三相调功器；● 涡轮流量计；● 在试件的进水口处，安装1只温度传感器，测量进水温度；● 在试件的出水口处，安装1只温度传感器，测量出水温度；● 在试件进水口、出水口分别安装测压管，安装水阻变送器；● 自动给水装置；● 保温管道；● 过滤器；● 排气阀门；● 高温阀门；2、性能特点：● 变频器直接拖动循环水泵，流量计测出循环水的流量Gw，设给定流量Gg，流差△G=Gw-Gg，作用于水泵变频器控制单元，自动跟踪调节水泵，达到流量调节的目的；● 变频器作动力源，启动平稳，提高了功率因数，有效地改善了水泵的运行状态；●流量调节控制有二种工作方式：自动方式：按给定流量自动调节；手动方式：直接调整水泵转速；● 加热管的控制分五组：大水箱四组，小水箱一组；其中大水箱两组、小水箱一组使用调功器控制，大水箱另外两组手动控制；● 水箱自动给水控制；● 高精密温度采集器完成进水温度tw1、出水温度tw2、和水温差△tw= tw1-tw2的采集、数字滤波、线性化处理；● 液气总温差△twa= tw1- ta1 ,按标准要求△twa控制在60±5℃；循环水温度PID 控制器的给定量60℃，反馈量是△twa，自动调节调功器的模拟量输入值，使循环水温度保持定值；● 水阻变送器测量水流阻力△pw（水阻）；3、测控思想：（1）流量调节① 自动调节● 操作者由键盘录入试验流量值（给定流量），计算机通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器给定信号输入端；● 计算机采集流量变送器的信号，存库并通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器反馈信号输入端；● 合理设置变频器PID参数，使水泵快速跟踪响应，稳定循环水的流量。

② 手动调节● 操作者由键盘录入试验流量值（给定流量），计算机通过D/A卡输出电流信号（4~20mA）送给变频器；（2）水阻测量● 水阻测量采用微压高精度差压变送器，经乳胶管（铜管）分别联接试件进水口、出水口引出的测压孔；（3）水温测量● 采用高精密温度采集器，PT100铂电阻；（4）水温控制● 大加热水箱安装4组加热管；小加热水箱安装1组30KW加热管；● 其中大水箱2组30KW加热管采用交流接触器控制，主要在试验前快速预加热，试验时停止。

● 大水箱另外2组45KW加热管，小水箱1组30KW加热管使用调功器进行控制。

● 试件容积较小时，调节循环管路的阀门，可只接入小加热水箱。

● 测控系统根据进风温度，自动控制循环水温度，使液—气温差△twa=60±3℃。

九、工业计算机测控系统1、组成：● 研华工业控制机赛阳CPU，2.0G主频/256M内存/40G硬盘/17寸显示器；● 进口彩色喷墨打印机；● 研华开关量I/O卡● 研华模拟量A/D卡；● 研华模拟量D/A卡；● 北京亚控组态王软件平台Kingview6.5；● 系统平台Windows 2000；● 数据库；●采集软件；● 控制软件；● 风速二次仪表；● 高稳定线性电源；● 水泵控制器（自动/手动切换、手动流量调节器）；● 风机控制器（自动/手动切换、手动流量调节器）；● 加热控制器（自动/手动切换、手动加热调节器）；● 操作台。

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车用锯齿型翅片散热器空气侧性能研究

车用锯齿型翅片散热器空气侧性能研究

冷却 系统 中广 泛采用 的结 构形式 ［ ３ ］ 。 由于 汽车 散 热器 的热 阻主要 集 中在 散 热 器芯 体 的空 气 侧 ， 因 此对 于汽 车散热 器性 能 的 研 究 ， 主 要集 中在 散 热 器 的翅 片侧 。国内外 学者 对各 种不 同翅 片形式 的
１ 试 验 测试
散热器 试验 样件 传热 性能和 空气 流动 阻力性
齿 翅片 散热 器实物 。
热性 能较 好的翅 片 ， 董 其伍 等 对 应 用 较 为 广泛 的 百 叶窗式 散热翅 片进行 了研究 ［ ５ ］ ， Ｇｕ等 利用仿 真 和试 验相 结合 的方法对 比分 析 了板 翅 式换热 器锯 齿式 翅 片与平 直翅 片 的散 热 性 能［ ６ １ ］ ， Ｂ ｈ ｕ ｉ ｙ ａ ｎ等
析［ 引。
本 文对 广泛应 用 于车辆冷 却 系统 中的翅 片切
口长度 ４ ． ０ ｍｍ、 翅 片间距 ２ ． ０ ｍｍ 的锯齿 型换 热
器进行 仿真计 算 分 析其 传 热 性 能 ， 并 生 产样 件 进 行 实验 测试 与仿 真 结果 对 比 ， 验 证 仿 真结 果 的可 信度 。利用 数值模 拟 的方法研 究 改变翅 片切 口长 度及翅 片 间距对 换热器 传热 性能及 阻力 特性 的影
力增大约 １ ０ ０ ； 翅片间距 改为 １ ． ５ ｍ ｍ后， 表面传 热系数基本不 变， 阻力增加约 ５ Ｏ 。
关键 词 ：锯齿 型翅 片 ； 切 口长度 ； 翅 片 间距 ； 散 热性能
中图分类号 ： ＴＫ１ ２ ９ 文献 标识 码 ：Ａ
Ｕ 引 旨
在 能源利用 过程 中 ， 超过 ８ Ｏ 的 能源 都 需要 通 过传 热过程或 者通过 换热 器来 实现 ［ １ ］ 。换 热器
电力半导体散热器热阻流阻测试风洞设计

电力半导体散热器热阻流阻测试风洞设计

电力半导体热阻流阻测试风洞设计摘要本文设计了一套用于电力半导体热阻流阻测试的低速直流风洞。

介绍电力半导体的基本状况，及测试电力半导体热阻流阻的方法和测试系统，采用风冷系统，其中风洞是设计关键。

由风洞的使用要求，结合安装场地的安装条件建造了一座直流风洞。

文章中主要介绍了风洞的基本概况，风洞的基本设计理论,以及风力机实验的相关知识。

详细的计算了该风洞的压力损失，选择了合理的动力系统，并设计了风洞的图纸。

关键词：低速风洞；流动损失；散热器中图分类号：TH122Design Wind Tunnel Power Semiconductor Heat-sink ThermalResistance and Flow Resistance TestAbstract：This paper designed a thermal flow resistance for power semiconductors speed DC wind tunnel testing. Introduced the basic situation of power semiconductors and power semiconductor thermal flow resistance test method and test system that uses air cooling system, which is designed wind tunnel key. The use of the wind tunnel requirements, combined with the installation site conditions for the construction of a DC installed wind tunnel. Article introduces the basic overview of the wind tunnel, the wind tunnel of the basic design theory and experimental knowledge of the wind turbine. Detailed calculation of the pressure loss of the wind tunnel, select a reasonable power system, and designed wind tunnel drawings.Keyword：Low speed wind tunnel，Flow loss ，RadiatorClassification:TH122符 号 表0A 实验段进口面积2m 0K 当量压力损失系数 1A 进口面积2m Re 雷诺数 2A 出口面积2m β 阻尼网的开孔率 e d 水力直径m λ 摩擦阻力系数 0V 实验段的进口速度m/s R E 风洞能量之比 α 当量扩散角° F 蜂窝器堵塞度 0P 大气压强Pa K 压力损失系数 ρ 气流密度3kg mμ 动力粘性系数 2NS m目次摘要 (I)Abstract： (II)符号表 (III)1.序言 (1)1.1课题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1 电力半导体发展 (2)1.2.2电力半导体热阻流阻测试 (2)1.2.3风洞实验 (3)1.3主要研究内容 (4)2设计方案 (5)2.1总体方案 (5)2.2风洞的主要组成部分 (5)2.2.1动力段 (5)2.2.2扩散段 (5)2.2.3稳定段 (6)2.2.4收缩段 (7)2.3 风洞气动外形设计 (7)2.3.1参数要求 (7)2.3.2风洞的气动设计 (7)2.4试验段设计 (8)2.4.1试验段口径与截面形状 (8)2.4.2试验段型式与长度 (8)2．5稳定段设计 (9)2.5.1稳定段直径和收缩比 (9)2.5.2蜂窝器 (10)2.5.3阻尼网 (11)2.6收缩段设计 (13)2.6.1收缩段长度 (13)2.6.2收缩曲线 (14)3 压力损失及风机选择计算 (15)3.1 风洞能量损失研究的意义 (15)3.2 压力损失计算原理 (15)3.3 风洞压力损失计算步骤 (16)3.3.1 气流密度和动力粘性系数 (16)3.3.2 动力段 (16)3.3.3 扩散段 (17)3.3.4 稳定段 (19)3.3.5 收缩段 (20)3.3.6 试验段损失 (21)3.3.7 进出口压力损失系数 (21)3.3.8 总的压力损失系数 (21)4总图与课题总结 (22)参考文献： (23)附录：学位论文数据集 (24)1.序言1.1课题背景和意义风洞指能够人工产生和控制气流来模拟飞行器或这模型周围气体的流动，可量度气流对物体的作用和观察物理现象的一种管道试验设备，也是航空航天飞行器研制，桥梁、车辆、建筑等的研制以及环境保护、发展体育等方面重要试验手段。

汽车前端冷却模块降温性能模拟试验研究

汽车前端冷却模块降温性能模拟试验研究

汽车前端冷却模块降温性能模拟试验研究作者：冯燕燕等来源：《汽车科技》2015年第02期摘要：本文基于数值模拟计算及结合风洞试验，对不同测试条件车辆车速与前端进气风速的相关性进行了研究；在此基础上还研究了发动机舱内各个零部件对散热器散热性能的影响，并就冷凝器芯厚、护风罩、进气截面和格栅对进气前端平均风速的影响做了相应的具体分析，提出了发动机舱内零部件设计和布置规律。

关键词：均匀性；前端进气；发动机舱中图分类号：U467.3 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2015）02-0018-05Abstract： This paper studies the front end air flow uniformity relationship between CAE and physical test at various vehicle speeds. In addition，engine compartment parts’ effect on radiator heat rejection performance was studied. Analysis of thickness of condenser， shroud， air flow section and grille’s effect on front air flow uniformity was done in this study.Key Words： uniformity； front end air flow； engine compartment引言散热器和冷凝器在零部件风洞中的性能与在发动机舱中的性能表现存在一定的差别。

其中影响因素包括：水泵、风扇功率及一些车辆零部件，如格栅、进风口截面积、保险杠位置、进气前端压力系数、发动机舱空气出口等。

在研究过程中，为了准确评估前端进气平均风速的模拟值与试验值的相关性，需要测量多个参数。

汽车发动机冷却风扇选型方法

汽车发动机冷却风扇选型方法

汽车发动机冷却风扇选型方法贺航;郭浪;张鑫【摘要】为了提高汽车发动机冷却系统的散热效果,该文介绍了发动机冷却系统风扇的基本选型设计方法.首先根据发动机冷却系统散热器性能的计算方法及冷却系统试验结果,给出冷却风量和系统风阻的估算方法,再根据冷却系统各部件间的性能匹配和优化,对冷却风扇进行设计选型及校核计算,从而选出工作效率高且功耗低的风扇.该性能计算及匹配方法对发动机冷却系统热平衡分析具有一定的工程应用价值.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】3页(P34-36)【关键词】汽车散热器;热量;冷却风扇;设计匹配【作者】贺航;郭浪;张鑫【作者单位】泛亚汽车技术中心有限公司;泛亚汽车技术中心有限公司;泛亚汽车技术中心有限公司【正文语种】中文汽车发动机冷却风扇是汽车冷却系统的重要组成部分，风扇性能直接影响着发动机的散热效果，进而影响发动机性能。

随着增压技术的广泛应用，发动机功率得到大幅提高，发动机的机械负荷和热负荷问题也就突显出来。

因此对发动机的冷却系统也提出了更高的要求。

一方面为了满足更大的散热量需求，要求冷却风扇要具有更高的转速以承受更大的负荷；另一方面为了降低噪声对生存环境的污染，又要求冷却风扇具有较低的噪声辐射。

若风扇选取不当，则会导致发动机冷却不足或冷却过度，造成发动机工作环境恶化，影响发动机的性能和使用寿命。

尽管计算流体力学（CFD）方法已经应用于发动机冷却系统的开发和设计中，但由于计算周期及精度问题，实际工程应用中多数情况下还是按照经验公式进行初步计算选型。

文章介绍了一种风扇快速设计选型方法，可以快速地确定风扇叶型的尺寸参数，并根据冷却系统散热目标和理论计算进行散热器的理论设计及冷却风扇选型。

因此能有效地缩短产品的设计周期，在满足气动性能的基础上，降低风扇噪声，优化冷却系统性能。

1 发动机冷却系统参数计算在设计或选用冷却系统部件时，一般把流入冷却系统的热量作为原始数据，从而计算出冷却系统的循环水量和冷却空气量[1]，以便设计或选用散热器和风扇。