基于流固耦合的EGR冷却器失效分析及优化研究

针对某板翅式废气再循环(EGR)冷却器出现的开裂问题,对EGR冷却器进行了基于流固耦合的失效分析及结构优化。基于Fluent与ABAQUS,建立了EGR冷却器流固耦合分析流程,对EGR冷却器内流场、固体部分进行了流体力学与有限元流固耦合计算,对流体温度、传热系数与固体温度、热应力、等效塑性应变、应力幅之间的联系进行了研究,得出了EGR冷却器失效形式为循环热载荷导致的高应力低周疲劳断裂;利用电境扫描得到了微观断口形貌,对流固耦合分析结果进行了验证,并提出了在冷却管两侧加装副主片以减少单位面积受力的优化方案。研究结果表明:基于Fluent与ABAQUS的流固耦合计算,对于EGR冷却器的失效分析及优化是可行的。     

EGR冷却器中的螺纹冷却管设计研究

废气再循环冷却器的冷却效率对降低汽车NOx排放至关重要,管式冷却器中采用螺纹管作为冷却管能有效地提高冷却效率.从EGR冷却器的换热效率以及废气通过冷却器后的压降两方面进行了冷却器中螺纹管的设计因素研究,通过CFD软件模拟分析了各设计元素对废气再循环效率和压降的影响.     

某车载毫米波雷达组件热设计与参数优化

为实现毫米波雷达组件高效可靠的散热,根据前端电讯热控需求,文中提出均温板–翅片一体化风冷热控结构设计方案,并采用仿真设计软件对热设计方案进行了分析和仿真优化。研究结果显示：组件各芯片温度均在安全温度以下,发射芯片的最高结温（最高温度）为141.1?C,与传统风冷散热器相比,采用新型风冷散热器可使芯片最高温度降低9.8?C,强化散热效果明显。此外,也对风冷散热器结构参数和界面接触热阻进行了分析,确定均温板翅片高度30 mm、翅片间距3 mm为该热设计的优选方案。该研究结果可供高效风冷散热和毫米波组件热设计工程应用参考。     

某光控相控阵雷达组件热设计与参数优化

为了确保光控相控阵雷达中微波发射前端组件运行的稳定,为高热流密度功放组件提供合理的温度环境,依据集成系统的结构与前端输入,提出了匹配系统的热设计方案,并采用仿真软件进行了模拟与分析。结果表明,系统最高温度不超过指标温度,且热均匀性较高。该热设计方案验证了采用金刚石/铜进行热扩展并结合合理的液冷冷板结构,可以实现紧凑高效的散热需求。此外,提出了多级翅片与对插式辅助翅片的结构优化方案,并分析了相关参数对散热的影响。该系列热设计方案与参数分析可以为雷达高热流密度组件的热设计提供思路。     

废气再循环冷却器的性能仿真及结构改进研究

废气再循环(EGR)冷却器的工作条件恶劣,经常由于热负荷过高而出现结构开裂问题,严重影响实际使用性能。针对某型EGR冷却器,采用流固耦合热分析方法,用计算流体力学和有限元软件计算分析了EGR冷却器的流场、温度场和热应力分布,其数值模拟结果与测试结果吻合;验证了EGR冷却器的开裂现象系工作时所受热应力过高导致。据此,通过在外表面增加扰流槽对EGR冷却器结构进行了一定的改进,试验结果表明,改进后的EGR冷却器不再出现开裂现象,研究结果表明流固耦合分析是解决EGR冷却器开裂问题的有效方法。     

某高效散热冷板的结构设计与优化

针对某电子设备出现的局部热流密度过高问题,提出了一种S型流道与翅片散热模块相结合的设计。利用ICEPAK仿真软件,分别对形状为矩形、梯形和三角形这三种内嵌翅片的S型流道进行热分析。同时,通过实验验证三种冷板的散热效果。研究显示:实验结果与仿真结果基本一致;翅片散热模块能明显改善冷板的散热性能;三角形翅片的散热效果最好,但在冷板表面均温性和流阻方面,梯形翅片的方案更优于其它两种翅片。在满足此次冷板热设计要求的前提下,综合分析比较,最终选择梯形翅片的S型流道结构。     

偏心进气结构EGR冷却器断裂分析及改进

针对某偏心进气结构EGR冷却器出现的螺旋管与主片焊接断裂问题,对EGR冷却器进行基于顺序流固耦合的数值仿真和偏心进气结构改进.根据EGR冷却器的三维数模,建立EGR冷却器流场网格与固体有限元网格,构建了流场分析、热传导分析和热应力分析的顺序流固耦合仿真流程,分析了进气结构、气侧流线、固体温度、热应力范围和断口之间的联系,提出通过增加进气流道凸台的方法提升气体均匀性、减少局部热应力范围的改进方案.研究结果表明,基于流场分析、热传导分析、热应力分析的顺序流固耦合方法在工程实践中是可行的,不合理的偏心进气结构可导致EGR冷却器局部断裂,通过优化流道的方法显著减少局部热应力范围,解决EGR冷却器开裂问题.     

大型风力机桨叶螺栓断裂失效分析及优化研究

针对某风场风电机组桨叶螺栓批量断裂的问题,为分析其是否由于疲劳损伤导致的断裂,采用了有限元仿真和现场实验测试对比分析的方法,研究了桨叶螺栓连接系统的刚度行为和桨叶螺栓的疲劳寿命。将桨叶螺栓疲劳寿命计算结果与桨叶螺栓断口分析相结合,确认了桨叶螺栓断裂原因是由疲劳损伤所致;提出了降低桨叶螺栓刚度以改善其疲劳寿命的方法,设计了细杆螺栓优化方案并进行了现场实施与验证。研究结果表明:桨叶螺栓疲劳断裂位置主要集中在前缘±45°范围以内,与仿真分析结果一致;改进后的细杆螺栓方案使得桨叶螺栓的应力幅值下降13%左右,现场应用明显改善了桨叶螺栓断裂情况。     

某乘用车后轴的疲劳分析及结构改进

针对某乘用车后轴在进行疲劳台架可靠性试验时扭杆出现早期疲劳断裂的问题,基于Hyper Works,UG与n Soft三种软件构造的仿真平台,对后轴进行有限元分析与疲劳仿真,并将计算结果与电测试验结果进行对比分析,找出扭杆断裂的原因,提出了适当减小扭杆的外径以提高其疲劳性能的解决方案。随后对改进后的后轴进行了静力计算,通过静态电测试验验证了有限元分析结果的精准性,最后在静力分析的基础上对改进前后的后轴进行疲劳分析,并与疲劳台架试验结果对比,对比结果表明:分析结果与疲劳台架试验结果相吻合,改进方案成功地解决了扭杆断裂的问题。     

发动机EGR波纹管失效原因分析

针对EGR(废气再循环)波纹管在试验过程中出现的两处失效,失效模式为断裂,进行了断裂根本原因分析,提出了简单可行的改进方案,优化后的方案通过了发动机台架570 h耐久试验,并为优化设计提供了可借鉴的理论依据。     

某乘用车后轴扭杆早期断裂原因分析及改进

某乘用车后轴在疲劳台架试验过程中扭杆出现早期断裂,应用有限元法对后轴进行静强度分析,找出结构薄弱环节,并利用应力应变电测试验验证有限元分析方案,再从应变幅与疲劳寿命关系的角度分析扭杆断裂的原因,在此两种分析基础上提出改进方案,经疲劳台架试验,证明改进后的设计方案成功解决了扭杆早期断裂的问题。     

基于ANSYS/Workbench的散热器强度分析

电动汽车控制器的散热不能满足散热要求,将导致控制器中IGBT和电容元件短路甚至烧结,降低控制器的使用寿命。为了减少散热器因温度过高和行驶路况引起的安全问题,结合电机控制器的冷却系数建立散热器有限元分析模型,对平行翅片结构的散热器进行模态分析。结合模态分析结果,分析了散热器的抗随机振动特性,并在热仿真参数基础上,详细分析了散热器的热应力与应变特性。结果表明,散热器的螺栓连接处和背面薄壁处为薄弱环节;由于材料不同,散热器热应力集中在基板和散热器接触面上,散热器的应力应变均在材料许用范围内,满足安全运行要求。     

液冷冷板散热翅片形状与排布研究

针对密集多热源电子设备发热量大散热困难的问题,设计了一种带翅片的液冷冷板。采用理论计算与ICEPAK热仿真结合的分析方法,研究了7种带有不同形状、不同排布方式的翅片的冷板,对冷板及冷板上热源的温度情况,冷板内流道中冷却液的流动情况进行分析,并通过试验的方法对仿真结果加以验证。研究表明:具有交错排列的菱形翅片冷板可以有效地防止冷板流道内形成流动边界层,破坏长距离流动形成"入口效应",与其他形式翅片冷板相比具有更好的散热性能;随着冷却液流量的增加,交错排列菱形翅片冷板的散热性能优势更突出。     

国六柴油发动机EGR冷却器故障分析及改进

EGR冷却器作为国六柴油发动机降低废气排放的关键零部件之一,主要作用是将燃烧后进入EGR系统的废气进行冷却并再次引入燃烧室中,以降低发动机燃烧室中的温度,从而降低发动机废气中有害气体的含量。发动机工作时,EGR冷却器充满了冷却液,柴油中含有的腐蚀性元素硫(S)经燃烧后生成二氧化硫(SO₂),高温废气中的水蒸气经过EGR冷却器冷却后会形成冷凝水。二氧化硫(SO₂)溶于冷凝水中生成腐蚀性极强的硫酸(H₂SO₄),虽然采用SUS316L材料制作的EGR冷却器废气管具有优良的耐酸、碱腐蚀能力,但在高温的作用下,冷凝积聚硫酸(H₂SO₄)腐蚀能力成倍增强,从而导致EGR冷却器废气管被腐蚀穿孔而漏水。根据EGR冷却器废气管穿孔的原因,采取将EGR阀由热端改为冷端,EGR冷却器水流方向由逆流改顺流,EGR进出气口高度低于废气管高度,优化电控标定数据使EGR冷却器出气口温度高于130℃等多项改进措施,以防止冷凝酸的生成与积聚,解决了EGR冷却器芯子的腐蚀穿孔导致的漏水故障...     

高功率LED太阳花式热沉的散热模拟与验证

基于传热理论,研究LED工矿灯冷却模块在自然对流下的散热性能。以降低芯片结温为目的并保证芯片结温在允许范围内,通过数值仿真对太阳花式热沉的结构进行优化。采用控制变量法分析翅片厚度、翅片个数、翅片高度以及空心圆柱厚度对散热的影响。研究结果表明:当太阳花式热沉的翅片厚度为1.2mm,翅片个数为53,翅片高度为62.5mm,空心圆柱厚度为1.5mm时达到最佳散热效果,且仿真结果与实验数据基本一致,验证了该优化方案的可行性。     

基于有限元的多股螺旋弹簧疲劳寿命预测

针对多股螺旋弹簧（多股簧）的疲劳失效问题,以阿联酋某企业使用的特种多股簧为研究对象,通过有限元仿真分析多股簧的应力应变历程并利用子模型技术进行了应力应变的精确计算,通过静态响应试验验证了有限元模型的正确性;进行了钢丝材料试验,结合Manson模型推导出多股簧材料的疲劳性能参数;结合多股簧的应变和疲劳寿命预测模型预测了多股簧的疲劳寿命,并进行试验验证。研究结果表明：多股簧承载时,弹簧端部承受的应力较大,最大应力点位于外层钢丝且外层钢丝主要承受弯曲应力,与弹簧端部位置处外层钢丝疲劳断裂现象吻合; 静态响应仿真与实测值误差不超过5%;由SWT准则预测得到的疲劳寿命与试验疲劳寿命较为吻合,且预测疲劳断裂区与实际断裂区一致。     

连铸中间罐盖热疲劳失效有限元分析

热效应引起的高温表面断裂是一个重要工程问题。由于热循环造成的热龟裂、表层剥落及热脆断是高温钢液存储罐盖、热轧辊、压铸模等工件的主要失效形式,热疲劳损伤裂纹主要是热应力与冲击热应力共同作用的结果。根据有限元技术和传热学理论,以高温钢液中间存储罐在热疲劳条件下其罐盖失效的物理解剖描述为基础,对实际罐盖的温度场、应力场进行ANSYS有限元计算,进而得出罐盖的瞬态温度场和热应力场的计算结果,并确定罐盖危险点。同时对罐盖热疲劳损伤及断裂产生的原因进行进一步的分析。分析结果再现罐盖部件所受的温度、应力、应变及失效的全过程,证明有限元分析模型和求解条件的正确性,从而提出一种实际部件热疲劳失效的有限元法,认为罐盖热疲劳抗力的改善主要取决于罐盖结构与使用的材料。该问题的深入研究,为后续罐盖材料与结构优化提供理论基础,对在高温和热冲击条件下工作设备热疲劳损伤问题、寿命预测及其控制具有重要参考价值。     

基于Icepak的注塑机控制器散热翅片的优化

针对某公司的一款注塑机控制器的翅片散热问题,运用CFD软件Icepak对散热器的翅片厚度和高度进行了数值模拟和仿真分析,通过对比优化前后的散热效果,采用优化后的翅片厚度和高度获得了满足散热要求的翅片结构。结果表明：翅片厚度为lmm高度为8mm时,翅片散热效果得到强化,有效地降低了CPU的中心温度。     

基于烟囱效应的电子设备自然散热设计

采用自然冷却的电子设备的换热性能与其散热结构有着密切的联系。为研究自然散热结构形式对换热性能的影响,采用FloEFD 软件进行了数值计算和对比研究。为强化自然散热效果、降低热源温度,在不增加翅片重量的前提下,基于烟囱效应设计了一种曲面散热翅片结构。仿真结果表明,相比于竖直翅片,曲面翅片结构可有效利用入口效应增强自然对流换热,翅片与盖板结合形成的烟囱结构可有效提高自然对流流速,从而达到强化换热的目的。对直翅和曲面翅结构实验件进行了自然散热实测对比。结果表明,在相同发热条件下,优化后实验件的热源温度相比原结构降低3 ℃ 以上,可为电子设备的高效自然散热设计提供参考。     

某雷达密闭高频箱热仿真分析及优化设计

为了有效保护高频箱内电子设备并将其产生的热量有效散出高频箱,文中对高频箱进行了密封与散热设计。在高频箱密封腔中间设计散热风道,风道将密封腔体分成上、下密封腔体,上、下密封腔体内的热量通过传导传到散热翅片上,在密封腔隔板上设计翅片过孔,散热翅片通过该过孔伸入风道内,风道内的风扇将翅片上的热量吹出风道。在风道内加导风板,通过热仿真分析,优化导风板位置、散热翅片厚度和散热翅片间距。经过优化改进,高频箱的最高温度降低了8.9 C,从而提高了高频箱的散热效率。设计的高频箱可为其他产品解决防护与散热这一技术问题提供有益的参考。