熱管中冷器及其在車輛冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著排放法規(guī)日益嚴(yán)格，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度越來越高，對增壓壓比的要求變高，增壓器能達(dá)到的壓比也越來越高，同時(shí)廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation，EGR)技術(shù)的采用，促使增壓空氣的溫度也要越來越高，大幅度增加熱交換器的熱應(yīng)力，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間日益擁擠，限制了空氣流動(dòng)，不利于散熱器更及時(shí)的散熱.鋁材抗拉強(qiáng)度在溫度140℃多開始變差，在超過200℃嚴(yán)重惡化.因此渦輪增壓高應(yīng)力運(yùn)行時(shí)間對目前鋁中冷器的耐溫性能和散熱性能提出

2、了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在某些情況下已達(dá)到鋁材的耐熱極限。鑒于熱管具有高效的傳熱特性和高熱流密度等技術(shù)特點(diǎn)，本文針對某型載重車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種熱管中冷器，研究熱管中冷器在車輛冷卻系統(tǒng)上的應(yīng)用可行性。采用理論分析計(jì)算和數(shù)值模擬技術(shù)以及試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對熱管中冷器的傳熱與阻力性能，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，同時(shí)對該載重車前端冷卻模塊進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)研究，在滿足載重車散熱要求的前提下，對鋁中冷器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制出新型高效緊湊式冷卻系統(tǒng)模塊

3、。本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　1.結(jié)合載重車?yán)鋮s系統(tǒng)對中冷器的散熱要求和發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間的限制，采用對數(shù)平均溫差法和有效度一傳熱單元數(shù)方法，對熱管中冷器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)計(jì)算，并對熱管間距、熱管冷凝度長度、熱管根數(shù)和冷熱流體進(jìn)出口條件等對熱管中冷器的傳熱與阻力性能的宏觀影響進(jìn)行了討論研究。
　　2.采用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)仿真技術(shù)對熱管中冷器單層換熱單元和整體熱交換器的內(nèi)

4、部流動(dòng)傳熱過程進(jìn)行了仿真分析，結(jié)合場協(xié)同理論研究了換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和冷熱流體進(jìn)口條件等對熱管中冷器流動(dòng)傳熱特性的影響機(jī)制。
　　3.采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來預(yù)測分析熱管中冷器的傳熱與阻力性能，基于少量試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，訓(xùn)練好的傳熱性能網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的最大相對誤差為8.0％，平均相對誤差為3.5％；阻力性能網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的最大相對誤差為13.1％，平均相對誤差為5.1％。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和試驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法可以很好的預(yù)測熱管中

5、冷器的傳熱與阻力性能，同時(shí)能夠?qū)峁苤欣淦鞯慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后提出了一個(gè)比較優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。
　　4.在風(fēng)洞試驗(yàn)臺(tái)架A上對熱管中冷器的傳熱與阻力性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，詳細(xì)分析了冷側(cè)空氣流速、熱側(cè)空氣進(jìn)口溫度、熱側(cè)空氣流量等因素和熱管間距、冷凝段長度和熱管列數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對熱管中冷器的流動(dòng)與傳熱性能的影響，并與理論計(jì)算值進(jìn)行了對比分析，同時(shí)對冷風(fēng)出口溫度場和熱流體通道內(nèi)溫度分布進(jìn)行了試驗(yàn)與仿真對比分析，最后利用多元線性回歸擬合得