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收腰型铝散热器的空气侧优化

马秀勤 赵津 袁征 李梅珺

马秀勤, 赵津, 袁征, 李梅珺. 收腰型铝散热器的空气侧优化[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1264-1269. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180305
引用本文: 马秀勤, 赵津, 袁征, 李梅珺. 收腰型铝散热器的空气侧优化[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1264-1269. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180305
Ma Xiuqin, Zhao Jin, Yuan Zheng, Li Meijun. Air-side Structural Optimization for Wasp Waist Radiator of Aluminum[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1264-1269. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180305
Citation: Ma Xiuqin, Zhao Jin, Yuan Zheng, Li Meijun. Air-side Structural Optimization for Wasp Waist Radiator of Aluminum[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1264-1269. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180305

收腰型铝散热器的空气侧优化

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180305
基金项目: 

贵州省普通高等学校新能源汽车工程研究中心项目 黔教合KY字[2014]226号

贵州工程应用技术学院高层次人才科研项目 G2018008

黔科合平台人才项目 [2017]5502

黔科合平台人才项目 [2017]5630

贵州工程应用技术学院高层次人才科研项目 G2018009

详细信息
    作者简介:

    马秀勤(1989-), 讲师, 硕士, 研究方向为汽车及其零部件设计方法, 流体传热, mxqhappyday@163.com

  • 中图分类号: TH16;TK172

Air-side Structural Optimization for Wasp Waist Radiator of Aluminum

  • 摘要: 为寻找一种与收腰管匹配效果更好的散热翅片结构,先应用正交试验与模拟仿真对收腰管百叶窗散热器翅片的4个主要结构参数,即翅片间距Fp、百叶窗间距Lp、百叶窗宽度Lw和百叶窗角度La进行优化,得到各结构参数对散热器传热性能和压降性能的影响规律,即百叶窗角度La影响最大,翅片间距Lp影响最小。随后,在此基础上提出了散热翅片的优化方案。最后,利用风洞试验对优化前后的散热器性能进行了比较。结果显示,优化后的百叶窗翅片结构可以明显提高散热器空气侧的传热,同时降低了风阻。
  • 图  1  翅片结构参数

    图  2  模型与边界条件

    图  3  对称面的温度分布(模型1)

    图  4  对称面的压力分布(模型1)

    图  5  风洞试验装置

    图  6  改进前后两散热器的传热量

    图  7  改进前后散热器的进出口压降

    表  1  结构参数水平设计表

    参数名 水平
    1 2 3
    翅片间距Fp/mm 2 2.26 2.52
    百叶窗间距Lp/mm 1.1 1.3 1.5
    百叶窗宽度Lw/mm 3.58 3.78 3.98
    百叶窗角度La/(°) 23 25 27
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    表  2  结构参数水平设计表

    模型编号 Fp/mm Lp/mm Lw/mm La/(°)
    1 2 1.1 3.58 23
    2 2 1.3 3.78 25
    3 2 1.5 3.98 27
    4 2.26 1.1 3.78 27
    5 2.26 1.3 3.98 23
    6 2.26 1.5 3.58 25
    7 2.52 1.1 3.98 25
    8 2.52 1.3 3.58 27
    9 2.52 1.5 3.78 23
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    表  3  入口风速为2 m/s正交试验结果分析表

    模型编号 Fp/mm Lp/mm Lw/mm La/(°) 传热系数h/(W·(m2·K)-1) 压降ΔP/Pa 综合因子c/(W·(m2·K·Pa)-1)
    1 2 1.1 3.58 23 56.0 30.7 1.82
    2 2 1.3 3.78 25 41.2 32.4 1.28
    3 2 1.5 3.98 27 52.0 41.1 1.27
    4 2.26 1.1 3.78 27 24.5 34.7 0.71
    5 2.26 1.3 3.98 23 44.2 29.0 1.52
    6 2.26 1.5 3.58 25 51.6 37.5 1.38
    7 2.52 1.1 3.98 25 47.7 28.8 1.66
    8 2.52 1.3 3.58 27 49.6 31.2 1.59
    9 2.52 1.5 3.78 23 50.1 28.5 1.76
    AVc1 1.46 1.40 1.60 1.7
    AVc2 1.2 1.46 1.25 1.44
    AVc3 1.67 1.47 1.48 1.19
    R 0.47 0.07 0.35 0.51
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La1
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    表  4  不同入口风速下的正交试验分析表

    风速/(m·s-1) 名称 Fp Lp Lw La
    2 R 0.47 0.07 0.35 0.51
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La1
    4 R 0.34 0.12 0.23 0.36
    最优参数 Fp3 Lp1 Lw1 La2
    6 R 0.22 0.08 0.11 0.24
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La1
    8 R 0.21 0.04 0.07 0.23
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La1
    10 R 0.143 0.06 0.08 0.140
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La1
    12 R 0.07 0.01 0.09 0.1
    最优参数 Fp3 Lp3 Lw1 La2
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    表  5  不同入口风速下各参数对散热器性能的影响顺序

    风速/(m·s-1) 参数影响顺序
    1 2 3 4
    2 La Fp Lw Lp
    4 La Fp Lw Lp
    6 La Fp Lw Lp
    8 La Fp Lw Lp
    10 Fp La Lw Lp
    12 La Lw Fp Lp
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  • [1] He Y L, Chu P, Tao W Q, et al. Analysis of heat transfer and pressure drop for fin-and-tube heat exchangers with rectangular winglet-type vortex generators[J]. Applied Thermal Engineering, 2013, 61(2):770-783 doi: 10.1016/j.applthermaleng.2012.02.040
    [2] Han H, He Y L, Li Y S, et al. A numerical study on compact enhanced fin-and-tube heat exchangers with oval and circular tube configurations[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2013, 65:686-695 doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.06.049
    [3] Tang L H, Min Z, Xie G N, et al. Fin pattern effects on air-Side heat transfer and friction characteristics of fin-and-Tube heat exchangers with large number of large-diameter tube rows[J]. Heat Transfer Engineering, 2009, 30(3):171-180 doi: 10.1080/01457630802304253
    [4] Lai Y H, Lu M X, Wang Q W. A large eddy simulation of plate-fin and tube heat exchangers with small diameter tubes[J]. Heat Transfer Engineering, 2014, 35(11-12):1137-1143 doi: 10.1080/01457632.2013.863555
    [5] Arora A, Subbarao P M V, Agarwal R S. Development of parametric space for the vortex generator location for improving thermal compactness of an existing inline fin and tube heat exchanger[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 98:727-742 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=0064a2594ab4b3e4e16ec17135fd541a
    [6] Wu H L, Gong Y, Zhu X. Air flow and heat transfer in louver-fin round-tube heat exchangers[J]. Journal of Heat Transfer, 2006, 129(2):200-210
    [7] Yoo S Y, Park D S, Chung M H, et al. Heat transfer enhancement for fin-tube heat exchanger using vortex generators[J]. KSME International Journal, 2002, 16(1):109-115 doi: 10.1007/BF03185161
    [8] Liu C B, Ming L. Research and optimization on the louvered fin height for subcompact radiator[J]. Applied Mechanics and Materials, 2011, 48-49:906-910 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.48-49.906
    [9] 王任远, 李建雄, 吴金星.散热器空气侧百叶窗翅片结构参数优化[J].流体机械, 2013, 41(6):74-78 doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2013.06.016

    Wang R Y, Li J X, Wu J X. Structure parameters optimized for louvered fin in air side of radiator[J]. Fluid Machinery, 2013, 41(6):74-78(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2013.06.016
    [10] 王云.汽车热交换器的传热和阻力特性研究[D].重庆: 重庆大学, 2013 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10611-1013044101.htm

    Wang Y. Study on heat transfer characteristics and resistance characteristics of automobile heat exchanger[D]. Chongqing: Chongqing University, 2013(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10611-1013044101.htm
    [11] 毛方.管带式散热器传热特性的数值模拟及场协同分析[D].长春: 吉林大学, 2011 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10183-1011102086.htm

    Mao F. Numerical simulation of heat transfer characteristics and field synergy principle analysis of the ribbon-tubular radiator[D]. Changchun: Jilin University, 2011(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10183-1011102086.htm
    [12] 马秀勤, 赵津, 郑明强, 等.散热管型对散热性能的影响研究[J].机械设计与制造, 2015(8):210-213 doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2015.08.056

    Ma X Q, Zhao J, Zheng M Q, et al. Study on the effect of tube type on the heat transfer performance[J]. Machinery Design & Manufacture, 2015(8):210-213(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2015.08.056
    [13] 王艳梅, 陈伦军, 徐国顺, 等.新型收腰管散热器散热性能的数值模拟研究[J].现代机械, 2015(6):16-19 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xdjx201506004

    Wang Y M, Chen L J, Xu G S, et al. Numerical simulation research of a new type of waist tube radiator's heat dispersion performance[J]. Modern Machinery, 2015(6):16-19(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xdjx201506004
    [14] 赵津, 马秀勤, 李梅珺, 等.收腰管散热器的耦合传热与试验[J].中国机械工程, 2016, 27(16):2166-2171 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2016.16.007

    Zhao J, Ma X Q, Li M J, et al. Coupled heat transfer and experiments of waist tube radiator[J]. China Mechanical Engineering, 2016, 27(16):2166-2171(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2016.16.007
    [15] 尹辉俊, 张雯, 刘赟, 等.基于正交试验法的某燃油箱设计[J].机械设计, 2018(2):87-93 doi: 10.3969/j.issn.2095-509X.2018.02.020

    Yin H J, Zhang W, Liu Y, et al. Design of a fuel tank based on orthogonal test method[J]. Journal of Machine Design, 2018(2):87-93(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-509X.2018.02.020
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  • 收稿日期:  2018-05-30
  • 刊出日期:  2019-08-05

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