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近年来,随着传统燃油车中高功率发动机的普及,以及正在兴起的电动汽车中动力电池、电机及电机控制器等发热元件的使用,需要散热器带走的热量增加;同时,汽车节能减排趋势对百叶窗翅片式散热器提出了轻型、紧凑的设计要求。因此,实现散热器的轻量化设计及综合换热性能的提升,是研究百叶窗翅片式散热器的关键所在。本文以计算流体力学及传热学为理论基础,对某乘用车百叶窗翅片式散热器进行了研究。在不改变散热器介质侧结构特征的前提下,深入研究了百叶窗翅片的结构参数、布置方式及结构形式对传热与流动性能的影响规律。建立百叶窗翅片及百叶窗翅片式散热器整体的换热模型,采用FLUENT软件进行流固热耦合仿真计算,以获得不同流体速度工况时的换热及流动性能;将百叶窗翅片式散热器的气侧温差、气侧压降、介质侧温差、介质侧压降等仿真结果与风洞试验结果进行对比,验证了模型简化及数值仿真方法的准确性。将百叶窗翅片结构参数作为试验因素,以换热因子j、摩擦因子f及质量评价指标m/Fp作为评价标准,通过正交试验与极差分析,探究各结构参数对百叶窗翅片质量及性能的影响趋势。并借助Box-Behnken试验,利用响应面优化算法求解得到百叶窗翅片最优结构参数组合,实现了百叶窗翅片结构的轻量化设计。最终,百叶窗翅片单位质量较优化前降低了约15.5%。为在百叶窗翅片轻量化设计基础上进一步提升换热性能与流动性能,本文提出了一种新型百叶窗翅片结构方案,即将百叶窗设计为变厚度的尖锥形结构。并依次分析了尖锥形中间截面厚度与百叶窗间距渐变量对翅片性能的影响规律,结果显示,百叶窗中间截面厚度δ1为0.2mm、百叶窗间距递减量为0.06mm时翅片的综合换热性能最优。选择该优化方案后,相较于翅片轻量化模型的综合性能评价因子JF提升了约9.1%,有效改善了翅片的综合换热能力。本文对百叶窗翅片轻量化设计及综合换热性能优化的研究方法,可为同类型百叶窗翅片式散热器气侧结构设计开发提供理论指导。