汽车散热器特性分析及其影响因素

　　由于汽车散热器的热阻主要集中在散热器芯的空气侧，因此对于汽车散热器性能的研究，主要集中在散热器的翅片侧。散热器芯的翅片形式有很多种，其中百叶窗翅片是目前车用换热器上公认的具有强化传热性能的翅片。由于得出这些关联式的实验模型和条件所限，因此它们都有其各自的适用性，比如M.H.Kim公式的适用范围为Fp/Lp<1，100　　单元流道进口采用速度进口，假设入口速度为均匀来流，设定流体进口温度，u=u0，v=w=0，Ti=300K，模型操作条件为标准大气压，出口设定为压力出口边界条件，单元模型的上下面设定为周期性边界条件准（x，y，z）=准（x，y+Fp，z），冷却壁面设定为恒壁温tw=350K，对称面设定为对称边界条件坠准坠z=0，w=0，固体和液体区域交界面设定为耦合传热面。

　　计算之前首先对网格进行独立性检查，采用疏密程度不同的网格对模型进行网格质量考核，当所计算的流体压降和传热量其数值解偏差不超过1.5，即认为应用此网格可以获得网格独立的解。后确定流体和固体部分网格均采用面网格为0.1mm的结构化棱柱体单元进行划分，单元流道模型网格多大约为63万。

　　在Re数（100-600）范围内，数值模拟结果与经典实验关联式结果趋势一样，摩擦因子f数值模拟结果与M.H.Kim实验关联式更为接近。误差产生的主要原因是实验关联式结果来源于实验研究，而数值模拟模型做了适当简化，不能做到与实验模型完全一致，并且数值模拟计算的边界条件采用了一些简化的假设，如假设空气为常物性，假设模型中间截面为对称边界条件，这些假设在实验研究中均难以实现。

　　以上分析表明，所用的计算模型结果具有一定的性，可以满足工程实际的需要，可以用以进一步分析散热器中结构参数对于流体的流动与传热性能的影响。

　　结构参数对于性能的影响，Fp/Lp的影响百叶窗翅片角度θ为25°时，如、所示。不同Re数下，翅片间距与百叶窗间距的比值Fp/Lp从小于1变化到大于1时几种模型的传热系数和压降比较结果。

　　对于每一种结构的模型，随着Re数增大，模型的传热系数和压降都随之增大。对于不同的模型来说，在相同Re数下，当百叶窗间距Lp不变翅片间距Fp由1.2增大到2.0，Fp/Lp比值由0.7059变为1.1765，百叶窗翅片总的传热系数和压降都逐渐减小。百叶窗翅片散热器性能研究时，传热系数减小约18.83，压降减小约57.92.

　　不同倾角百叶窗翅片z轴方向对称面上的速度矢量图。随着百叶窗角度的增加，流体在两个相邻百叶窗之间的流速增大，流体增多，在流体流过每一个百叶窗翅片时，由于流体的撞击，在百叶窗初接触流体的部分出现速度大值，流体通过转向区后，流体速度方向发生改变。

　　对于不同模型，随着Fp/Lp的增大，由于两翅片间的通道流动阻力减小，流体沿着翅片间流道流动的比例增大，流动效率减小，流动状态从主要为百叶窗流转变为主要为管流。随着百叶窗角度的增大，百叶窗间的流动阻力减小，流体沿着百叶窗间的流动比例增大，流动效率增大，流动状态从主要为管流转变为主要为百叶窗流。