论文部分内容阅读
人类的进步与发展使得在大步向前的同时遇到了两大棘手挑战:能源危机与环境问题。然而,在解决发展问题的同时,不仅仅只着眼于新科技新技术,节能减排和最经济的优化现有设备也是至关重要的一面。而汽车行业也就处在亟待改善的一大领域。板翅式蒸发器在汽车空调中广泛应用,一方面为汽车舒适性提供了重要帮助,另一方面也对舒适性等级及效率提出了更新的要求。 本文以板翅式蒸发器为研究对象,着眼于四种不同类型的翅片结构:平片、平开缝片、波纹片、波纹开缝片。其中波纹翅片均采用正弦波纹。在运用实验与数值模拟的双重方法的基础上,对比分析这四种翅片结构的优劣,并对其加工制造进行深入的研究分析。 本文通过汽车空调综合性能试验台对单体翅片进行流动与换热的研究。在实验过程中,制冷剂采用 R134A,翅片间流体选用常规空气。模拟操作即在放入相应的翅片结构单体后,由整机操控,最后经由各节点的感应控制向计算机传送所需数据。对于实验所测得的数据,利用Matlab软件编写GUI界面程序实现软件直接计算,并将程序计算所得数据与实验数据相对比,检测实验误差。数值模拟分为三个方面:干空气流动与换热模拟、湿空气冷凝模拟、翅片加工制造模拟,主要研究方法及结论如下: (1)根据实验条件,以四种翅片结构为主要研究对象,通过干空气模拟分析并与实验数据相互对比,相对误差中出口温度为3.91%,焓差为5.22%,换热量为5.27%,模拟准确。在翅片间为干空气时,四种翅片结构的流动换热性能有所差异,波纹与开缝结构对流体换热起积极作用,但是会增加流动阻力。在采用三种不同评价指标对四种翅片结构的流动换热性能进行综合对比发现,在经济性容许的条件下波纹开缝翅片的换热性能最佳; (2)利用 UDF编程建立相变模型对冷凝进行模拟研究。冷凝液滴最先出现在冷凝管迎风面附近,并受到波纹与开缝结构的影响而逐渐增加。另一方面,水蒸气含量对冷凝过程产生显著的影响,随着水蒸气含量的增加,冷凝液滴含量逐渐增加; (3)正弦波纹翅片的加工精度要求较高,本文利用Deform-3D软件对正弦波纹翅片的加工制造进行系统的模拟。在实际加工的条件指导下,正弦波纹翅片加工过程中翅片内部存在较大的应力应变,辊压过程中翅片的成型由于物料守恒的原因使得冷凝管孔逐渐变形。因此,正弦波纹翅片的辊压存在一个最好的辊压截止步数为104步,其相对误差在高度方向上为0.78%,长度上为0.0039%,宽度上为0.049%,孔径上为0.091%。