计算流体力学在水散热器芯部外形尺寸设计中的应用.pdf

《计算流体力学在水散热器芯部外形尺寸设计中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第1期内燃机工程V01．31No．12010年2月ChineseInternalCombustionEngineEngineeringFebruary．2010文章编号：1000--0925(2010)01--0097--03310021计算流体力学在水散热器芯部外形尺寸设计中的应用毕小平，李贺佳，索文超(装甲兵工程学院机械工程系，北京100072)ApplicationofComputationalFluidDynamicsinOutlineSizeDesignofWaterRadiatorCoreBIXiao-ping，LIHe-j

2、ia，SUOWen‘chao(DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForcesEngineering，Beijing100072，China)Abstract：Inordertoapplycomputationalfluiddynamics(CFD)easilytooutlinesizeforradiatorcore，acombinedoptimizationdesignmethodconsistingofexperimentdesign，CFD，approximateformul

3、aandse—quentialquadraticprogrammingwasputforwardtoavoidtheCFDtime-consumingproblemindesignprocess．Theairflowfieldofatube-finradiatorwascomputedwithCFD，andtheobtainedairflowresist—anceswereverifiedbythetest，onthisbasisoptimizationdesignwasimplementedforatube-corrugatedfinwate

4、rradiator．Theresultshowsthatfortheoptimizeddesignlayout．theflowresistanceofairsideiSre-ducedby23％whiletheradiatorheattransferandtheflowresistanceofwatersidearekeptaboutthesame．0概述摘要：为了将计算流体力学(CFD)方法方便地用于散热器芯部外形尺寸设计中，提出了试验设计、CFD计算、近似公式与序列二次规划法相结合的优化设计算法，避免了在优化设计过程中CFD计算时间过长的问

5、题。对管片式水散热器芯部的空气流场进行了CFD数值计算，并通过与试验数据的对比验证了空气流动阻力的计算精度。在此基础上，对一种管带式水散热器进行了优化设计。结果显示：在保持散热器传热量和水侧流动阻力基本不变的情况下，优化设计后的空气侧流动阻力下降了23％。关键词：内燃机；计算流体力学；空气流动阻力；散热器；外形尺寸；优化设计Keywords：ICengine；computationalfluiddynamics(CFD)；airflowresistance；radiator；outlinesize；optimizationdesign中图分类号

6、：TK421．1文献标识码：A散热器是内燃机冷却系统的重要部件，为了掌握散热器的散热和流动特性，计算流体力学在散热器空气流场的计算中得到了越来越广泛的应用[1。3]。但是如何将CFD用于散热器的设计开发中，还有待于深入的研究。通常的做法是选择几个不同的设计方案进行CFD计算对比，这样不但能全面考虑各种设计变量的影响，并且容易受人为因素的影响。本文研究了CFD在散热器芯部外形尺寸设计中的应用，提出了试验设计、CFD模拟、近似公式与序列二次规划法相结合的散热器芯部外形尺寸的优化设计方法。首先对一种管片式水散热器芯部的空气流场进行了三维数值计算，并通

7、过与试验数据的对比验证了空气流动阻力的计算精度。在此基础上，对一种管带式水散热器芯部外形尺寸进行了优化设计，显示了这种方法的有效性。收稿日期：2008·10-14作者简介：毕小平(195l一)·女，教授，主要研究方向为车辆动力系统性能，E-mail：bxpyuql@yahoo．con．∞。·98·内燃机工程2010年第1期1散热器芯部空气流场的CFD计算验证假定空气是不可压缩的，应用商业软件Fluent对一种管片式水散热器芯部的空气流场进行了CFD计算，采用标准h湍流模型计算湍流。散热器芯部结构如图1所示。几何模型沿z方向(空气流动方向)取芯部

8、整个厚度，沿Y方向取两排散热片之间的部分，沿z方向取涵盖散热器水管错列位置变化恰好为一个周期的部分。边界条件设置如图2所示。计算区域采用非结构网格进行