车用高强度大功率散热器设计及仿真分析

作     者：陈飞 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何锋

授予年度：2023年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：散热器 高强度 大功率 波纹型翅片 锯齿型翅片 试验验证 

摘      要：针对大型重卡、工程车、越野车等特种车辆上的铝制散热器因应用场景和使用工况恶劣,常出现散热能力不足和结构强度破坏。本文基于发动机功率,针对特种工况条件,开展车用高强度大功率散热器的设计匹配并进行试验验证。具体研究内容如下:根据发动机功率参数,通过理论计算对液冷散热器、中冷器和冷却风扇进行参数设计和匹配选型;基于ANSYS内的静态模块开展高强度芯体结构设计,对比有无锯齿型内翅片流道的结构强度应力分析;运用多孔介质方法,基于CFD对散热器进行流体传热仿真分析,依据散热器的换热量进行性能评价;采用数值仿真分析不同波纹外翅片的结构参数对散热器换热性能的影响,运用传热因子j、摩擦因子f和综合评价因子JF进行性能评价;采用数值仿真分析不同锯齿型内翅片的结构参数和压力差对散热器结构强度的影响,运用综合平均应力、局部应力和翅片结构对流阻特性的影响进行性能评价;对优化后的散热器开展换热性能风洞试验和结构强度可靠性试验分析。结果表明:有内翅片流道结构综合平均应力减少了28.94%,散热器的整体结构强度得到了提升;优化后CFD仿真结果与设计目标误差为6%,符合预期设计目标值;通过试验分析,散热器换热性能和结构强度可靠性均满足实际使用工况。为今后此类型散热器结构设计及综合性能优化奠定基础。