整体翅片叉排热管散热器的传热特性研究

针对三维坐标系下,整体翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究.分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对努塞尔数、流动摩擦因数和热阻的影响.管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为20mm、24mm和28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦因数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦因数增大,换热能力提高,而热阻基本为增加趋势;当热管排列方式从4-3叉排变为3-2叉排后,摩擦因数增加,但Re较大时,摩擦因数趋于相同,换热能力明显下降,但热阻呈下降趋势.     

应用CFD汽车发动机散热器冷却性能影响分析

散热器是汽车发动机冷却系统重要的组成部分,直接影响到发动机的正常工作。采用流体动力学理论计算方法和CFD软件对散热器的传热特性进行计算分析与数值模拟。基于CFD建立散热器单元的分析模型,对其传热特点及传热系数进行分析;对散热器整体进行建模分析,得到散热器内部速度场、温度场和压力场的仿真分析,得到的仿真结果与冷却系统试验台数据进行对比分析;在此基础上,利用模型分析翅片尺寸,主要包括翅片厚度δ、翅片间距L_p、翅片间隙L_a、翅片宽度L_h、翅片长度L_d等参数对散热性能的影响规律。结果可知:散热器单元随着外部冷却空气流速的增加,换热系数升高;试验与仿真结果的分析误差控制在3%以内,说明模型分析的准确性;随着翅片宽度增加,翅片表面传热系数会有一定程度的提高;翅片长度及翅片间隙过大或过小都会使翅片表面传热系数有所下降;而随着翅片间距和翅片厚度的增加,相关参数则减小;分析内容和结果为此类设计提供参考。     

平直翅片管式换热器的传热数值模拟研究

以平直翅片管式换热器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法进行建模和模拟计算,通过对正交试验结果进行极差和方差的分析,综合考虑了翅片厚度、翅片间距、管横向间距和管纵向间距对努赛尔数Nu和阻力系数的影响程度和显著水平,并结合综合性能评价指标进行分析,结果显示:翅片厚度、翅片间距和管横向间距对换热器的传热性能影响显著,管纵向间距对换热器的传热性能无显著影响。当翅片厚度为2mm,翅片间距为9mm,管横向间距为65mm,纵向间距为115mm时传热性能最佳。     

汽车散热器的结构参数对冷却性能影响分析

散热器通过翅片表面实现冷却空气与冷却液之间热交换,翅片的布局将直接影响到散热器的冷却性能。针对翅片的结构参数影响进行分析。根据翅片的结构特点,获取表面散热带面积的数学模型,分析主要影响因素。采用计算流体力学方法,搭建8*3散热器的冷却场分析模型。分析不同的翅片间距、厚度及宽度等,对散热器冷却性能的影响,获得参数的影响规律。依托于汽车散热器冷却系统试验台,对翅片参数变化的影响进行试验测试,并对仿真分析进行验证。结果可知：散热器的翅片间距、厚度与散热面积呈负相关,而宽度则呈现正相关;冷却液沿翅片流动方向的流场分布稳定,而在冷却风流动方向则呈现阶梯变化;无外部因素影响时,出入口冷却空气设置对散热器冷却性能影响较小;考虑车辆行进方向时,吸风布置的散热效率更高;相同工况和参数条件下,散热器温差的试验测试结果与模型仿真分析变化趋势一致,且温差的误差控制在3%以内,表明模型分析的可靠性与准确性,为此类设计和生产提供重要参考。     

基于RSM的汽车散热器翅片性能优化设计

为了在保证翅片综合性能评价因子JF不衰减的情况下,力求减轻翅片重量、提升百叶窗翅片式散热器的气侧性能,在计算流体力学(CFD)的基础上,分别以百叶窗翅片与散热器整体为对象依次求解换热性能,并通过风洞散热试验验证了该仿真方法的可靠性。借助上述CFD数值仿真方法,依据L25(56)正交试验表研究了气侧结构参数对各评价指标的敏感程度。经Box-Behnken试验拟合出综合性能评价因子JF、换热因子j及质量评价指标m/Fp关于各敏感参数的代理模型,联合求解优化数学模型得到了质量更低、性能较优的百叶窗翅片参数组合。经进一步仿真验证,优化后百叶窗翅片的质量减轻了约15. 5%,综合性能评价因子JF与换热因子j大致保持不变。     

基于CFX对管式换热器在烟气余热回收中的改进

通过对换热器结构特点的分析,提出在换热管外壁添加圆形翅片以此来提高管式空气换热器的余热回收。利用CFX软件模拟分析新型换热器的传热特性,通过分析翅片厚度、翅片间距、翅片高度得出,翅片厚度为0.8mm、翅片间距为3mm、翅片高度为12.5mm,换热器的换热性能最佳。     

收腰型铝散热器的空气侧优化

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F_p、百叶窗间距L_p、百叶窗宽度L_w和百叶窗角度L_a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L_a影响最大,翅片间距L_p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。     

非等高翅片平板热管散热器仿真研究与优化设计

为提高热管散热器的散热效率,文中对平板热管散热器的散热翅片进行优化,提出一种在风冷条件下的非等长翅片散热器。首先通过研究环境温度、热源功率、风速对芯片温度的影响,当风速大于8 m/s时,通过增大风速对芯片的降温作用并不显著。然后通过对比等长翅片与非等长翅片的散热效率,提出非等长翅片中最长翅片与最短翅片差p的概念,p值分别取8.5 mm、17.0 mm、25.5 mm、34.0 mm进行仿真对比研究。当热源功率为600～1000 W,平板热管散热器翅片长度差在25 mm左右,散热效率最高;当热源功率为200～400 W,平板热管散热器翅片长度差在8.5 mm左右时,散热效率最高。结果表明,非等长翅片热管散热器优于等长翅片热管散热器的散热效率。     

翅片厚度对散热器散热性能影响分析

本文采用Fluent软件,在不同的空气工况下,对三组不同的散热器翅片厚度进行模拟仿真计算,得到不同厚度下翅片的温度及换热系数。研究发现,在相同的空气工况下,翅片厚度等于0.16mm时,翅片换热系数最大,传热最好,综合性能最优。这为散热带翅片的优化提供相应的参考。     

基于ICEPAK仿真的散热器结构热设计研究

文中利用ICEPAK软件对多密度高功率芯片散热器结构进行了热设计研究。研究确立了影响翅片散热器散热性能的关键尺寸设计参数,如基板厚度、翅片高度、翅片厚度和翅片间距等,并得出了各尺寸设计参数对其散热效果的影响趋势,确定了散热器结构的最佳布局方案。此外,研究还建立了最佳布局的散热器结构实物并进行了高低温试验以模拟其高温散热情况。通过实验数据对比发现,仿真计算结果与实际较为吻合,进而验证了ICEPAK软件在电子设备散热设计方面的准确性与可靠性。     

微型汽车散热器百叶窗翅片高度的优化设计

为了得到更合理的微型汽车散热器的百叶窗翅片结构,采用Fluent软件,对散热器翅片进行了数值分析.通过修改其关键尺寸(翅片高度),得到了不同高度下散热器翅片的阻力因子f和散热因子j,并引入无量纲参数j/f1/3来评价其综合性能.优化结果是当翅片高度为8.94mm时,综合性能最佳.     

铜翅片管热水器的特性研究

以铜翅片管换热器为研究对象,通过合理的简化模型,以相邻2片换热片(取半片)及其之间的烟气通道作为计算区域,利用流体力学软件CFX对烟气通道的流动状况和换热情况进行了数值模拟。研究了管径、翅片厚度和翅片间距对排烟温度的影响,结果表明随着管径和翅片间距的增大排烟温度升高,随着翅片厚度增大排烟温度降低,排烟温度的升高或降低将影响排烟损失的大小,从而影响热效率。该数值模拟结果对改进翅片结构以提高热效率有一定指导意义。     

散热器空气侧百叶窗翅片结构参数优化

对散热器空气侧的百叶窗翅片建立三维流固耦合的模型,运用Laminar方法进行数值模拟,结果表明传热与压降特性与实验关联式吻合较好,模型得以验证;为进一步阐明汽车内散热器空气侧的强化传热翅片的性能,分别考察了不同的翅片高度、窗翅高度、翅片厚度和翅片节距等结构参数对传热系数和压降的影响,得到了一组综合性能较好的百叶窗翅片结构参数。     

高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

Thermal performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-Surface conditions

This paper is a continuation of the authors’ previous work on spiral coil heat exchangers. In the present study, the heat transfer characteristics and the performance of a spirally coiled finned tube heat exchanger under wet-surface conditions are theoretically and experimentally investigated. The test section is a spiral-coil heat exchanger which consists of a steel shell and a spirally coiled tube unit. The spiral-coil unit consists of six layers of concentric spirally coiled finned tubes. Each tube is fabricated by bending a 9.6 mm diameter straight copper tube into a spiral-coil of four turns. The innermost and outermost diameters of each spiral-coil are 145.0 and 350.4 mm, respectively. Aluminium crimped spiral fins with thickness of 0.6 mm and outer diameter of 28.4 mm are placed around the tube. The edge of fin at the inner diameter is corrugated. Air and water are used as working fluids in shell side and tube side, respectively. The experiments are done under dehumidifying conditions. A mathematical model based on the conservation of mass and energy is developed to simulate the flow and heat transfer characteristics of working fluids flowing through the heat exchanger. The results obtained from the present model show reasonable agreement with the experimental data.     

水冷盘式制动器散热结构优化

为提高水冷盘式制动器散热性能,基于强化对流传热原理,通过添加扰流柱对制动器散热结构进行优化,设计了4种扰流柱散热结构,运用CFD方法模拟制动盘流固耦合传热过程,采用Fluent软件进行热流固耦合仿真计算,获得制动盘温度特性和换热特性以及流动阻力特性,并使用综合性能评价因子对不同扰流柱散热结构进行评价。结果表明:通过在安装盘水槽内添加扰流柱可以有效地提高水冷盘式制动器的散热效果;在相同的工作条件下,正三角形扰流柱散热结构的盘面温度最低,平均努塞尔数与流动阻力最高,其综合散热性能较圆形、椭圆形以及水滴形扰流柱散热结构分别提高了3.4%,2.4%和4.4%,较无扰流柱散热结构提高了6.7%,正三角形扰流柱散热结构具有更好的综合散热性能。研究结果为水冷盘式制动器散热结构的优化设计提供了参考。     

Constructal design of finned tubes used in air-cooled heat exchangers

The present study documents the constructal design and optimization of finned tubes used in air-cooled heat exchangers. The considered tubes are equipped with annular fins. The aim is to minimize the overall thermal resistance by morphing the geometry. The geometrical and thermo-physical parameters considered are the number of fins, ratio of fin height to tube diameter, Stanton number, ratio of fin conductivity to air conductivity, ratio of in-tube fluid conductivity to air conductivity and dimensionless pressure drop. Two constraints are applied in the optimization process: fixed overall volume of heat exchanger and fixed volume fraction of fin material. It is found that there exist optimal values for the number and the height of fins. Moreover, the optimal heat transfer has an extremum in a special volume fraction of fin material.     

板翅式换热器翅片对传热和阻力性能影响的研究

随着科技的日益进步,换热器正朝着紧凑化、轻重量、小型化的方向发展。板翅式换热器作为紧凑式换热器之一,能很好地满足这一特性。本文立足于一台翅片材料为铝的板翅式换热器算例,通过理论分析和实际计算,研究了板翅式换热器的翅片厚度、板间距以及翅片节距的变化对换热器传热性能和阻力性能的影响,旨在为板翅式换热器的优化设计提供更加详实的理论依据。     

Numerical analysis of the flow and heat transfer characteristics for forced convection-radiation in entrance region of an internally finned tubes

The flow and heat transfer characteristics of combined forced convection and radiation in the entrance region of internally finned tubes are investigated numerically in this paper. The uniform flow is considered for an inlet flow condition. A three dimensional parabolic problem is solved by a marching-type procedure envolving a series of two dimensional elliptic problems in the cross-stream plane. The SIMPLER-algorithm and Raithby's pressure-velocity coupling method are employed to analyze the flow and heat transfer characteristics. For the calculation of radiative heat transfer, the P₁-approximation and the weighted sum of gray gases method (WSGGM) are used. The effects of fin height, number of fins, optical thickness, reference temperature, and Planck number on the flow and heat transfer characteristics are examined. It was found that the effect of fin-height on the heat transfer characteristic is more dominant than that of number of fins. The present results show that the optimal non-dimensional fin height and number of fins are 0.4 and 16, respectively.     

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。