高空路灯车用散热器强化传热分析,  佛山高空路灯车出租, 佛山高空路灯车租赁, 高空路灯车出租  高空路灯车散热系统的散热效率直接影响着高空路灯车的动力性、可靠性以及排放尾气的环保性，因此高空路灯车散热系统的性能研究已经成为热点问题。随着计算机仿真技术的发展，“仿真驱动设计”已经成为产品设计开发的新理念，通过计算机仿真可以有效降低产品开发周期，节约试验成本，提高产品性能。板翅式散热器结构紧凑，换热效率高，为了给高空路灯车工作装置液压系统和发动机进气系统匹配效率更高的液冷散热器，采用Matlab软件遗传算法板翅式液冷散热器结构进行结构优化，采用CFD软件Fluent优化后的板翅式散热器进行仿真分析。最后，发动机冷却液散热器波纹翅片进行了强化传热研究。

      板翅式散热器换热机理,  几何参数计算δsByhxLeh—翅片高度；δ—翅片厚度；s—翅片间距；B—翅片有效宽度；Le----翅片有效长度；x—翅片内距；y—翅片内高.  每层单元的流通面积为：水力直径为：sxyBAs  孔隙率为：ixysh   单层流动单元总的换热面积为：2ex+yBLAs   单层通道的一次换热面积为：单层通道的二次换热面积为：2=yAAx+y  雷诺数计算公式：vDeRe. 

       板翅式散热器的换热原理及换热表面温度分布，在一次换热面和二次换热面同时进行着热交换。因为沿流动方向的翅片长度远比翅片厚度大，因此翅片的导热可以作为一维导热计算。随着翅片与流体的流换热，靠近翅片中心处温度逐渐降低，中部温度趋于流体温度。其中，T为流体的温度，tw为隔板表面温度。假定在微元段dx上，在下端面即x截面上热传导的热量即输入微元段的热量为dQx，通过两个表面向周围流体流换热的热量为dQd，最后由上断面即x+dx截面流出的热量为dQx+dx，当换热状态稳定时，热平衡关系为：ddd+dxdxxQQQ  由傅里叶定律可得，由热传导流入该微元的热量为：dddxtQlx，该微元与外界流体流换热量为：d2d-)dQklxtT， 流出该微元的热量为：，根据能量守恒，则上式可以变换为： 整个翅片高度上进行积分，可得整个翅片高度上的温度差：本章研究的两股流板翅式散热器，翅片根部温差称，所以,故翅片效率可以表示为：b为翅片的定性尺寸通过隔板（一次传热面）直接交换的热量, 通过翅片（二次传热面）交换的热量：22m2k，k为换热表面的流换热系数；tw为隔板表面温度；T为流体温度；mt为翅片平均温度；f为翅片效率。通过一次传热面和二次传热面的总散热量：则翅片表面效率为：散热器冷、热流体侧的换热量为：当传热过程稳定时，忽略翅片和隔板的热阻，则冷流体侧总传热系数：则热流体侧总传热系数：散热器芯体的压力损失主要由换热面的形状阻力和摩擦阻力造成,  努赛尔数计算公式：ehDNu  普朗特数计算公式：pCPr. 摩擦因子：多目标优化的目的使相互矛盾的目标值在允许的约束范围内得到相最优的数值。散热器优化的目标是在满足工作需要的换热量的同时，又要尽可能的减小沿程阻力损失，以减小不必要的能量消耗。

    优化变量本章优化的板翅式散热器冷却方式采用逆流式，表征散热器工作性能的主要参数为换热特性和阻力特性，影响其性能的主要因素为冷、热流体侧锯齿翅片的结构参数，隔板厚度和翅片厚度固定。本次优化的主要变量参数为流道长度L,流道宽度B，流道总高度N（冷流体侧比热流体侧多一层），冷、热流体侧翅片的节距s、高度h以及翅18片长度l。以液冷型油冷器和液冷型中冷器作为本次优化象，优化变量共有9个.

    目标函数作为冷却系统的重要组成部分，散热器的功能是实现冷、热流体间的热量交换，因此散热器的散热功率为最重要的性能评价指标。同时，为了降低泵的功率以降低油耗，通过散热器的流体压力损失应在保证散热功率的前提下尽可能小。因此，将散热器散热量和冷、热流体侧压力损失作为设计时的主要目标。计算单元散热功率的目标函数为：冷流体侧芯部压力损失的目标函数为：根据上述子目标函数，建立散热器的多目标优化模型为：

     约束条件本次优化的液冷型板翅式油冷器（液压油和传动油）和中冷器（增压空气）变量取值范围。优化结果设置好以上参数后，在MATLAB中运行编写的遗传算法优化程序，得到的Paretofront解。其中，横坐标为散热量的变化，纵坐标为油液和增压空气的压降。

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     板翅式液冷散热器换热仿真,   CFD计算模型根据优化结果，选取其中一组数据参数进行CFD仿真研究，分析不同边界条件流场和温度场的影响规律，为实际应用提供参考。选取冷、热流体的一半流动区域作为计算模型进行模拟，其中宽度方向取一个周期，长度方向选取流体的实际流动长度。 计算模型网格边界条件设置如下：将冷、热流体侧入口设置为速度入口；出口均设置为压力出口，出口温度均为环境温度35℃；上、下表面设置为称边界,左、右表面设置为周期边界，固体材料选为铝。

    控制方程流体的流动和换热遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒三大定律，基本控制方程如下：质量守恒定律: 换热仿真结果:  1)油冷器仿真结果为了验证优化结果的有效性和了解换热单元内部的压力和温度变化情况，板翅式液冷型油冷器计算单元体进行了三维仿真。油液和冷却液沿各自流动方向压强逐渐降低，油液入口和出口总压降为113kPa，而表2.4中的优化值压降为109kPa，误差较小，表明本文采用的遗传优化算法能够较好的表征其阻力特性，因此优化结果具有一定的可信度，表明采用遗传优化算法能够有效指导散热器结构优化，为散热器设计提供有效的技术支持。  冷、热流体逆向流动实现热交换， 冷却液温度沿流动方向逐渐升高，出口处温度为55℃，温差为5℃；热流体侧油液的温度沿流动方向逐渐降低，越靠近翅片表面和离隔板越近温度越低，越靠近流道的中心处温度越高，出口处油液温度降为73℃，温差约为7℃，冷却效果较好。 中冷器仿真结果增压空气换热单元压力仿真结果，增压空气和冷却液沿各自流动方向压强逐渐降低，增压空气沿流程总压降为3.6kPa，而的优化值压降为3.4kPa，比结果表明优化结果能够较好的表征增压空气沿流道的阻力特性。 中冷器换热单元的温度场仿真结果，冷却液和增压空气逆向流动通过隔板和翅片实现热交换，温度变化情况与油冷器的相似，空气出口温度降至60℃，温差为90℃，满足发动机的进气温度要求。

      板翅式液冷中冷器性能试验,  为了分析液冷型板翅式换热器的整体的换热性能，根据优化结果制造了中冷器的实际物理模型，并委托厂家与高空路灯车相同型号的发动机进行了台架试验。发动机额定功率为162kW，额定转速为2200r/min，试验过程中油门开度为100%，大气压力为102kPa，大气湿度为20%，环境温度为25℃，用CYZ103高温压力传感器（精度0.5%）测量增压空气冷却前后的压力，用Pt100温度传感器（精度0.4%）测量增压空气冷却前后的温度。当冷却液温度为30℃，流量为0.85kg/s时的试验结果。根据上表中的试验结果可以得到中冷器的换热特性， 为中冷器在发动机不同转速下通过中冷器的增压空气的流量与散热量的拟合曲线，两者大致呈线性关系，当发动机工作在最大功率工况时中冷器的最大散热量为26.5kW，满足工作要求。为了能够更详细的了解冷却液的参数中冷器散热量的影响，采用控制变量法中冷器进行了试验分析。发动机转速固定在额定转速2200r/min，油门开度为100%，通过电子加热器和电子水泵调节冷却液的温度和流量，根据试验结果可以得到如图2.15所示的冷却液的温度、流量与换热量的三维关系图。从试验结果可以看出，散热器的换热量随冷却液温度的升高而降低，呈指数函数变化；随着流量的增大而增大，呈一次函数关系。当冷却液温度为30℃，流量为0.28kg/s时，中冷器的散热量为18kW，当流量增大到1.5kg/s时，中冷器的散热量为33kW；当冷却液温度加热到35℃时，流量为0.28kg/s时，中冷器的散热量为16kW，在相同温度下调整流量到1.5kg/s时，中冷器的散热量为30kW，试验结果表明冷却液温度每升高5℃，散热量降低约10%，可见冷却液的流量和温度散热量具有重要的影响。

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