摘 要

汽车散热器作为车里冷却系统中的关键部件，在汽车冷却过程中起着至关重要的作用。他的散热性能的好坏直接影响汽车的动力性和经济性。随着发动机技术的快速发展，其性能得到了很大的提高，但是相对的其热负荷也明显增大，因而对性能良好的散热器的需求也就越来越迫切。现在对汽车散热器研究的重点是轻型，高效和经济。散热器作为冷却系统中与外部进行热交换的主要部位，对散热器的开发研究越来越成为提升汽车冷却系统性能的重点。

汽车散热器的种类纷繁多样，现汽车使用较为广泛的有管片式和管带式散热器，他们能够在汽车有限的空间内，以较小的体积和较轻的重量为发动机提供更好的散热性能。本文使用采用catia软件，控制散热器散热片间距、散热片厚度、散热管间距及管壁厚度等参数建立比较模型。通过CFD软件中的fluent进行仿真分析，获得各模型的温度云图，通过对各云图的比较，对于云图变化不明显的，计算出平均参数来分析各参数对散热器散热性能的影响，获取优化方案。

关键词：汽车散热器；CFD; fluent；散热片间距；散热片厚度；散热管间距；温度云图；

Abstract

Automotive radiators as an important part of the car cooling system, in the car cooling process plays a vital role. Its thermal performance directly affects the car's power and economy. Following the fast development of engine technology, the engine performance has been greatly improved, but the relative heat load is also significantly increased, so the performance of good radiator demand is more and more urgent. Now the development of automotive radiator is moving in the light, efficient and economical direction. Radiator as a cooling system with the external heat exchange of the main parts of the radiator development research has become more and more to enhance the performance of automotive cooling system focus.

The type of car radiator is diverse, and the main car is the choice of tube and tube belt radiator, they can in the car limited space, with a smaller size and lighter weight for the engine to provide better heat performance. In this paper, the use of catia software, control radiator heat sink spacing, heat sink thickness, heat pipe spacing and wall thickness and other parameters to establish a comparative model. Through the simulation analysis of fluent in CFD software, the temperature cloud image of each model is obtained. The influence of parameters on the radiator performance of the radiator is analyzed by comparing the cloud images, and the optimization scheme is obtained.

Key words: car radiator; CFD; fluent; heat sink spacing; heat sink thickness; heat pipe spacing; temperature cloud;

目录

第1章 绪论 3

1.1 论文研究的目的和意义 3

1.2 国内外研究现状 3

1.3 本文主要研究的内容及步骤 4

第2章 结构及原理介绍 5

2.1 冷却系统简介 5

2.2 汽车散热器及其他关联设备简介 6

2.2.1 散热器 6

2.2.2 补偿水箱 6

2.2.3 冷却风扇 6

2.2.4 水泵 7

2.2.5 百叶窗 7

第3章 传热学相关知识 8

3.1 散热器中存在的热交换形式 8

3.2 散热器主要传热问题 2

3.3 散热器的传热分析 2

3.3.1 对流换热方程 2

3.3.2 边界层换热方程组 3

3.3.3 散热片的导热 3

3.3.4 散热管的导热问题 4

第4章 散热器的热力设计 5

4.1 散热器的分类 5

4.2 计算机辅助热力设计 6

4.2.1 研究范围 6

4.2.2 参数控制及比较 6

第5章 模型建立与仿真分析 7

5.1 比较模型的建立 7

5.1.1 建模 7

5.1.2 网格划分 8

5.2 边界条件的建立 8

5.2.1 入口边界条件设定 8

5.2.2 出口边界条件设定 9

5.2.3 壁面条件的设定 9

5.3 仿真结果分析对比 9

5.3.1 散热片间距的影响 9

5.3.2 散热片厚度对散热性能的影响 11

5.3.3 散热片数量对散热器散热性能的影响 13

5.3.4 散热管间距对散热器散热性能的影响 16

5.4 风速对散热的影响 17

5.5 其他因素的影响 20

第6章 总结 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

近20年来，汽车工业在我国迅猛发展，汽车在人们的生活中已经变得极其普遍，绝大多数人将其作为首选的交通工具。因此，人们在选择汽车时不仅仅只是关注与它的基本功能，转而对汽车的性能也提出了越来越高的要求。

发动机的正常运行对其工作温度有一定的要求的，温度过高或过低都不利于发动机的运行，进而影响发动机的性能。而对发动机温度起调节作用的，就是发动机冷却系统。发动机运行过程中，汽油中约70%的能量会转换成热能的形式，使发动机稳温度快速升高。当发动机温度过高时，空气密度相对降低，这将导致充气系数下降，影响发动机动力性能，还会使氮氧化物等有害物质的排放增加。更为重要的是高温会导致汽油机的不正常燃烧现象，混合气受热过多很容易产生爆燃等不正常燃烧现象。除此之外，高温还容易破坏润滑油膜，使其产生碳化现象，增加发动机机械磨损，降低其寿命。而温度过低又会使混合气雾化较差，加大燃油消耗率，使其经济性降低，同时也会使润滑油黏度增大，影响其润滑效果，降低发动机寿命。因此，使发动机在适宜的工作温度范围内工作是对冷却系统的基本要求。散热器作为冷却系统中的关键部件，其性能的好坏对冷却系统有极其重要的影响。