散热器空气侧百叶窗翅片结构参数优化

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

中图分类号： TH137.8 文献标识码： A doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2013.06.016Structure Parameters Optimized for Louvered Fin in Air Side of RadiatorWANG Ren.yuan ，LI Jian.xiong ，WU Jin.xing(1.Henan Mechanical and Electrical En西neering College，Xinxiang 453002；2.Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China)Abstract： A three dimensional fluid.solid interaction model is established for the radiator shuter。and numerical simulation ofheat transfer and fluid flow characteristics is conducted in air side of the radiator by Laminar mode1.It is found that the heattransfer and friction performance have good agreement with the corelations in the literatures，SO the model is verified correctly；To further clarify the perform ance of louvered fin in the air side，fin height，louver height，fin thickness and fin pitch are changedtO obtain the relationship between the parameters and the characteristics of heat transfer and pressure drop of louvered fin，and itis obtained that a group of structural parameters of louvered fin，the comprehensive performance of which is better。

Key words： louvered fin；fluid-solid interaction；numerical simulation；the structure parameters optimized1 前言百叶窗翅片由于间断的表面，使得其表面突出的翅片既能明显地减小流动方向上空气边界层的厚度，又能增强近壁处流体的扰动，从而增大了传热效率；且百叶窗翅片结构轻巧牢固，翅片的厚度小，结构紧凑，体积小，经济性好；滚动挤压成型，生产加工容易，因此，百叶窗翅片散热器在车用散热器上有着广泛的应用，如车用空调的冷凝器和蒸发器、传动油冷却器、水箱散热器等。

由于汽车散热器的热阻主要集中在空气侧，所以应强化空气侧的传热∩采用百叶窗翅片以强化传热，现在研究百叶窗强化传热的方法较多，- 些学者采用模化试验方法，发现百叶窗内空气收稿 日期： 2012-10-08 修稿日期： 2012-11-06基金项目： 河南侍育厅 自然科学基金(2008A480002)的流动在 数大时以窗翅方向为主，在 数小时以翅片方向为主，且窗间距作为 e数的定性尺寸更容易获得经验公式 ；-些学者采用试验的方法，验证了百叶窗翅片的传热效果优于光滑平直翅片，且得到了换热和压降的经验公式 ；- 些分学者采用数值模拟的方法，对百叶窗翅片传热和阻力特性进行研究，从模拟值接近试验值程度来看，二维恒温模型不如三维简化模型，三维简化模型不如三维流固耦合的模型，然而这 3种模型都没有考虑基片部分对换热的影响 mj。

本文考虑百叶窗的基片部分，采用三维流固耦合的简化模型，运用Laminar模型模拟百叶窗的传热与压降，并与经验公式算得的数据比较，在较小误差验证模型的准确性的前提下，对翅片的2013年第41卷第6期 流 体 机 械 75结构参数进行优化。

2 模型建立及模拟方法图1示出百叶窗结构参数，其中翅片长 为36.6mm，窗与翅片夹角 为28。，窗间距 为1.2mm，窗高为 为 5mm，6ram，7ram，翅间距 为1.5mm，1.75mm，2.0mm，翅高 为7ram，8ram，11mm，翅片厚6为0.1mm，0.15mm，0.2ram。

翅片遮光罩图 1 百叶窗结构的几何参数翅片的几何结构相似，由此选取-组百叶窗翅片作为计算模型，即翅间距作为模型的宽，又因翅片的对称性，为减少计算量，取翅高的二分之-作为长，翅片长作为模型的高，建立长方体模型为流道的计算区域。

图2示出该区域的边界设置情况和结构化网格划分，总网格数约 34万。经网格无关性验证，符合计算精度要求。

速度温 、最大风速及进出口压力，并通过下列公式处理：h ，△尸 P -P。

p -式中 P--空气的密度- - 定压比热c --动力粘度P- 普朗特数L。--窗间距- - 最大流速A。--总换热表面积A --最小的流通面积图3，4是摩擦因子，和换热因子 的模拟值与文献[3，4]的经验值结果的对比。

0.101500 2500ReL口 图3 摩擦因子，的模拟值与经验值比较图2 网格划分及边界条件在模型导人 FLUENT设置时，进口风速取值范围为2-16rn/s，进口温度为40C，窗间距1.2mm作为定性尺寸，由计算得到翅片间的 胁 小于2500，故翅片间为层流流动；铝材料固体区域与流体区域的交界面设置为 interface流固耦合；周期性边界上无压力梯度；采用第二类等热流密度边界条件。

模拟计算中采用 Laminar模型求解，SIMPLE算法对速度与压力进行耦合，二阶迎风格式进行离散。

3 结果处理及模型的验证模拟得到不同工况下，空气平均温度 、壁5OO 1500L图4 换热因子 的模拟值与经验值比较由图可得，两因子随 的增加而减小；若以董军启的关联式的实验值为基准，偏差的计算方法