汽车散热器结构参数对空气流动阻力特性影响数值分析

　　析了其主要结构参数对空气流动特性的影响。数值计算的百叶窗汽车散热器空气流动阻力与。

　　1.2基本假设与数学模型计算采用三维直角坐标求解，认为空气流动为定常流，百叶窗汽车散热器空气流动模型空气为不可压缩气体，气体物性参数为常数。不考虑冷却水的影响、散热翅片的散热量，认为空气速度在散热器的迎面处均匀分布，忽略空气重力的影响。

　　以翅片间距Fp为特征尺寸计算翅片间流道内的雷诺数，根据雷诺数的大小来确定采用层流模型还是湍流模型进行模拟。层流模型控制方程组如式（1）、式（2）所示。

　　坠坠Xi动量守恒方程为湍流模型采用标准模型，其控制方程中质量守恒方程与层流模型相同，如式（1），动量守恒方程为坠湍流动能和湍流耗散率输运方程为其中，Gk是平均速度梯度引起的湍流动能k的产生项为经验常数，分别是与湍流动能k和湍流耗散率对应的丹数。在标准k-湍流模型中，根据Launder等的推荐值及后来的'表2湍流模型常数1.3网格划分及边界条件设置计算区域采用非结构网格，在百叶窗翅片壁面处，速度、压力梯度比较大，在此划分了3层棱柱网格。整个计算区域网格数量为600382，通过采用不同的网格数目验证了网格的无关性，测试表明所划分的网格单元数足以消除网格密度的影响。

　　根据实际模型，结合周期性边界条件和对称边界条件对计算模型进行适当的简化，计算模型边界条件设定如下。

　　入口采用均匀来流的速度入口边界条件出口设定为压力出口边界条件；与流动方向平行的面设定为周期性边界条件翅片宽度-半截面设置为对称边界条件其余面设定为壁面边界条件。

　　2CFD仿真结果分析散热器迎面风速在27m/s共取11组数据进行数值仿真计算，以2m/s为例对其流动特性进行分析，如所示。

　　迎面讽速为2m/s时对称面入口的，分析了其对散热器空气流动阻力特性的影响。表3百叶窗汽车散热器结构参数主要结构参数结构尺寸翅片间距/mm百叶窗角度/（*）百叶窗间距/mm 4.1翅片间距对流动阻力的影响为百叶窗角度为27°，百叶窗间距Lp为1.7mm时，不同翅片间距Fp的压降性能比较。由图可知，每条压降曲线都是随着散热器迎面风速的增加而增加；随着翅片间距的减小，不同翅片间距时的压降性能比较压降增加较大；翅片间距越大，压降随风速的变化就越小。

　　翅片间距增大，从上下翅片间流动的空气就多，流动效率有所下降；翅片间距越小，流体穿越百叶窗之间的流动就越多，流速就增大，导致摩擦阻力损失增大。比较（a）、（b），翅片间距为1.6mm时，较多地流体从翅片轴向穿过，穿越百叶窗间的较少，所以其空气流动阻力较翅片间距为1.2（b）Fp=1.6mmie=270，Lp=1.7mm迎面风速为7 m/s时对称面百叶窗中部近速度矢量。2百叶窗角度0对流动阻力的影响不同百叶窗角度的压降性能比较。由图可知，每条压降曲线都是随着散热器迎面风速的增加而增加；随着百叶窗角度的增加，压降略有增加；百叶窗角度越小，压降随风速的变化就越小。

　　较大的百叶窗角度，使得在导向百叶窗前端形成较大的局部阻力，百叶窗角度增加同时，使得翅片间距相对距离减不同百叶窗角度时的压降性能比较小，流动效率有所增加，较多地空气穿越百叶窗之间，空气流速增加，摩擦阻力损失有所增大。比较0（a）、（b），百叶窗0迎面风速为7 m/s时对称面百叶窗中部近速度矢置图角度为29*时，空气穿越百叶窗的流动增加，流速有所增大，导致其空气流动阻力较百叶窗角度为25*时大。

　　4.3百叶窗间距对流动阻力的影响不同百叶窗间距Lp的压降性能比较。由图可知，每条压降曲线都是随着散热器迎面风速的增加而增加；随着百叶窗间距的增加，压降有一定的减小；百叶窗间距越小，压降随风速的变化就越大。

　　肢热器迎lM*速1不同百叶窗间距时的压降性能比较百叶窗间距增大，百叶窗之间的流道宽度增加，翅片之间的距离相对减少，空气从百叶窗间流动的比例增加，流动效率增大。一方面，百叶窗间距增大，在相同的翅片数目下，翅片流动方向的长度增加，上下翅片间的相对距离减少，使得流动阻力略有增大；另一方面，空气流动宽度的增加使得流动阻力减小，从而导致总的流动阻力减小。比较2（a）、（b），百叶窗间距为1.9mm时，空气穿越百叶窗之间的流动增加，流道宽度的增加使得流速减小，摩擦阻力损失减小，所以2迎面风速为7 m/s时对称面百叶窗中部近速度矢置结论应用CFD计算方法对百叶窗汽车散热器空气流动特性进行数值分析，数值模拟结果与实验数据平均相对偏差为4.98，计算精度达到工程要求，可以将此算法应用于汽车散热器空气流动特性分析中，计算结果可为车辆总体设计提供空气在百叶窗汽车散热器内部流动，在低雷诺数时，空气以轴向流动为主；高雷诺数时，以百叶窗翅片间流动为主，增加了流动效率。

　　当其他几何参数不变时，翅片间距对压降性能影响较大。在较小的翅片间距下，具有较大的阻力损失。

　　当其他几何参数不变时，百叶窗角度和百叶窗间距对压降性能影响较小。在较大的百叶窗角度，具有较大的阻力损失；在较小的百叶窗间距时，具有较大的阻力损失。

　　影响百叶窗汽车散热器流动阻力特性的因素是相互影响、相互制约的。