【摘 要】
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汽车散热器系统轻量化是汽车轻量化的一个重点领域,与传统汽车散热器管芯相比,由于高频焊管的管壁更薄,内径更大,所以与压缩热空气的接触面积更大,散热效果更好。因此,对如何提高汽车散热器用铝合金薄壁高频焊管的焊缝质量和换热效率进行研究。本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对铝合金薄壁管高频焊接的加热过程、焊接缺陷、以及散热性能进行了研究。首先,用有限元软件COMSOL进行了高频焊接的电磁热耦合计算,研究
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汽车散热器系统轻量化是汽车轻量化的一个重点领域,与传统汽车散热器管芯相比,由于高频焊管的管壁更薄,内径更大,所以与压缩热空气的接触面积更大,散热效果更好。因此,对如何提高汽车散热器用铝合金薄壁高频焊管的焊缝质量和换热效率进行研究。本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对铝合金薄壁管高频焊接的加热过程、焊接缺陷、以及散热性能进行了研究。首先,用有限元软件COMSOL进行了高频焊接的电磁热耦合计算,研究了高频焊接加热过程中的温度场分布规律。结果显示,当焊管壁厚为0.26mm、频率为365KHz时,感应加热是在整个壁厚上进行的,此时壁厚方向温差较小,仅有4.5℃左右;管材高温区域主要集中在V形角边缘,在壁厚方向上近似呈X形分布;管材的最高温度出现在距V形角顶点前的一段微小距离处。其次,分析了焊接参数（V形角和焊接频率）与位置参数（线圈与焊管的同心度）对焊接质量的影响。结果表明,较高的焊接频率和较小的V形角可以提高加热效率,但较高的焊接频率易使焊管开裂、较小的V形角会导致焊管形成“砂眼”等焊接缺陷;在其余焊接条件一定时,线圈与管材同心度的偏差,也会改变加热效率,线圈横向偏移时,焊管的最高温度以平均8.6℃/mm的斜率变化,在纵向偏移过程中,焊管的温度值基本保持不变。最后,使用CFD方法研究了表面压纹处理对铝合金高频焊管散热性能的影响。结果发现,圆形和键槽形压纹均能提高高频焊管的散热性能,圆形和键槽形压纹焊管的散热效率比无压纹焊管分别提升了10.7%和2.8%,并且散热效率随着管内流体流速的增大而增大。
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