基于CFD的車用尾氣余熱溫差發(fā)電裝置流場分析及優(yōu)化.pdf

1、汽車工業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)歷經(jīng)了一個多世紀(jì)，推進(jìn)了全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也消耗大量的石油資源，并產(chǎn)生過量溫室氣體及NOX、PM等污染物排放，受制于材料和內(nèi)燃機(jī)燃燒卡諾循環(huán)，內(nèi)燃機(jī)熱效率一直較低，其中由尾氣帶走的熱量高達(dá)40％，溫差發(fā)電是一種良好的能量回收利用技術(shù)，在全球范圍內(nèi)已廣泛開展車用尾氣余熱溫差發(fā)電研究。主換熱器是溫差發(fā)電裝置熱端核心組件之一，其表面溫度均勻程度與主換熱器與尾氣的換熱效率等是影響溫差發(fā)電裝置的輸出的重要因素。本文圍繞車用尾

2、氣余熱回收利用，對溫差發(fā)電裝置主換熱器展開了相關(guān)研究。
　　 本文首先研究了殼體導(dǎo)熱和實(shí)體導(dǎo)熱兩種壁面導(dǎo)熱模型適用對象，現(xiàn)有模型壁面由于壁面厚度不一致，選用實(shí)體導(dǎo)熱模型進(jìn)行后續(xù)仿真研究。利用ANSYSWorkbench仿真平臺建立現(xiàn)有層疊平板式溫差發(fā)電裝置流固耦合共軛換熱計(jì)算模型，通過GT-Suite獲取多種發(fā)動機(jī)工況下的邊界條件，利用CFD軟件FLUENT展開數(shù)值仿真研究，并通過開展臺架實(shí)驗(yàn)對相關(guān)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿

3、真結(jié)果最大誤差在5％以內(nèi)。
　　 數(shù)值模擬結(jié)果表明主換熱器入口尾氣流速與溫度增加能有效提高其表面平均溫度，同時分析也指出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)入口端導(dǎo)熱翅片布置不合理，致使換熱器表面入口端面域溫度較低。利用響應(yīng)面方法對主換熱器邊界條件進(jìn)行局部靈敏度分析，分析表明尾氣流速對主換熱器背壓貢獻(xiàn)較對總換熱量的影響大，尾氣溫度對主換熱器總換熱量貢獻(xiàn)較對背壓的影響大。表面溫度場均勻性研究表明一定的內(nèi)部導(dǎo)熱翅片結(jié)構(gòu)不僅能強(qiáng)化尾氣換熱，還能提高主換熱器表面溫