液氮汽車換熱器的建模與實驗研究.pdf

1、汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨兩大問題，能源與環(huán)境。為此，人們不斷尋求高效、節(jié)能的清潔汽車動力。液氮發(fā)動機(jī)的儲能介質(zhì)有較高的能量密度；在其運(yùn)行中排放的是無污染物輻射的氮?dú)?，真正實現(xiàn)了零污染；它的工作原理類似于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，只不過驅(qū)動活塞連桿機(jī)構(gòu)的能量來源于高壓氮?dú)狻?浙江大學(xué)動力機(jī)械及車輛工程研究所首次對液氮發(fā)動機(jī)進(jìn)行理論和實驗研究，已經(jīng)取得較大的進(jìn)展，但是對于液氮汽車的換熱器研究還處于起步階段。本課題依托于國家教育部博士點(diǎn)基金項目

2、“液氮發(fā)動機(jī)理論與實驗研究”等項目，對以下方面作了研究： 第一、從能源與環(huán)境與內(nèi)燃機(jī)的關(guān)系分析了新型動力汽車的必要性，并介紹了不同類型的新型汽車；從經(jīng)濟(jì)性等方面論證了氣動汽車存在和發(fā)展的可能性，介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。 第二、基于S185柴油機(jī)建立了液氮發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的工作臺架，通過液氮發(fā)動機(jī)的試驗數(shù)據(jù)，對液氮發(fā)動機(jī)的性能進(jìn)行分析，著重分析了液氮換熱器直接影響的入口壓力和入口溫度對于液氮發(fā)動機(jī)性能的影響。 第三、介紹

3、了國內(nèi)外常見模型。根據(jù)假設(shè)后的物理模型建立穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)模型，在兩相流區(qū)采用既能保證誤差在允許范圍內(nèi)，又能使計算大大簡化的“均相模型”。具體分析換熱器模型的計算方法，包括：兩相區(qū)強(qiáng)制對流關(guān)系式的選用、翅片的計算、換熱量的求解等。 第四、從仿真值和實驗值的對比驗證了模型的準(zhǔn)確性。根據(jù)模型，研究了不同管徑、變?nèi)肟趬毫?、不同的質(zhì)量流量等因素的變化對于換熱器效果的影響，并對所得到的結(jié)果進(jìn)行了分析。逆求換熱器，根據(jù)換熱器的出口狀況，仿真換熱

4、器的入口狀態(tài)。針對換熱器的結(jié)霜狀況，分析了原因與相應(yīng)得對策。 主要創(chuàng)新成果： 首次對液氮機(jī)車換熱器進(jìn)行建模研究。搭建了液氮發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的實驗臺架，做了一些相關(guān)的臺架實驗，根據(jù)實驗中的管翅式蒸發(fā)器，建立了詳細(xì)的穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)數(shù)學(xué)模型，對模型采用了順序求解的方法，避免了全場求解以及由此引起的方程組求解收斂難的問題。 對比實驗和模型預(yù)測值，以此來證明模型的準(zhǔn)確性。利用建立的穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)模型，開展了管帶式蒸發(fā)器性能的研究，并