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续航里程是新能源汽车发展过程中的重要性能指标，而车内热泵空调系统是新能源汽车的耗能大户。由于开发空调箱总成的成本较大，冬季室内侧加热采用的内部冷凝器需要适应空调箱总成内的空间布置并进行性能优化。另一方面，冬季的室外侧蒸发器与夏季的室内侧蒸发器内存在制冷剂分配不均匀而造成性能衰减。在此背景下，本文的具体研究内容如下：
一、进行了冬季工况下内部单层二流程和双层四流程冷凝器在不同风量下的部件试验对比，结果表明双层冷凝器由于其与空气的流动换热方式为逆流叉流形式，使得换热量在风量为250m3/h时得到了最大为7.9%的提升，同时在风量为732m3/h时制冷剂侧压降增加了177.6%。
二、建立单层及双层平行流冷凝器一维仿真模型，并通过试验数据对模型进行了验证。使用该模型对不同结构双层四流程平行流冷凝器的性能特性进行了研究。结果表明，双层四流程存在一个性能较优的流程管数分布12-11-11-12,使得总压降最小；固定第二层扁管厚度，当第一层扁管的厚度增加，压降下降较多，从10mm到20mm，压降最大下降了66.64%；固定扁管总厚度时，增加第一层扁管厚度时，低风量的两个工况压降持续减小；存在性能较优的两层扁管厚度组合16mm-8mm与14mm-10mm分别使得风量为569m3/h与732m3/h时的压降最小减少了42.3%与32.3%。
三、以夏季工况为基础，考虑了蒸发器中制冷剂的相变换热过程，建立了蒸发器的三维两相流CFD仿真模型，与文献中的实验数据对比，三个工况下换热量最大误差为-10.44%，压降最大误差为-20.05%，且换热器表面温度分布较为接近。在此基础上，研究了制冷剂侧入口质量流量、进口干度和进出口管相对集管的位置对制冷剂在蒸发器内的分布和扁管之间流量分配的影响，结果表明：进口干度0.2，进口流量从10g/s增加到25g/s，气相制冷剂分配均匀性SD值减小了31.0%，液体制冷剂和总流量的分配均匀性SD值分别增加了39.5%和89.7%，均匀性变差；进口流量15g/s，进口干度从0增加到0.3，气相制冷剂分配均匀性SD值减小了43.5%，液体制冷剂和总流量的分配均匀性SD值分别增加了273.5%和50.8%，均匀性变差；四种进出口管位置组合中，进口干度为0时，出口管在出口集管中间位置时，均匀性最好，SD值减少了71.7%，进口干度为0.2时，进出口管同侧时液相SD值最小，比最大值减小了39.5%，而出口管在中间时，总流量SD最小，比最大值减小了48.1%。
四、采用上述蒸发器CFD模型研究了出口集管管径和蒸发器长宽比对制冷剂分配的影响。结果表明，增大出口集管内径能够增加均匀性，入口干度为0时，2倍出口集管内径时SD值减小了85.4%,入口干度为0.2时，总流量SD值降低了41.8%，液相流量SD值降低了28.0%；增大长宽比，平行流冷凝器的均匀性将会增加，对比基础结构，长宽比1.455结构，进口干度为0时，SD值降低了34.1%，进口干度为0.2时，总流量SD值降低了21.6%，液相流量SD值减少了17.3%。
五、通过上述对蒸发器内的流动换热的仿真研究结果，可以得到以下结论：蒸发器中两相制冷剂的流动受到气液两相之间的相互作用，以及蒸发器结构的共同影响，上述两种因素影响了扁管间的压力平衡和两相在集管内的分布。因此提高制冷剂平行流蒸发器中的均匀性，需要消除和减弱占据主导的不平衡因素，主要的途径有减小进口干度，降低集管压降，合理布置流向减小重力造成的两相分离。
一、进行了冬季工况下内部单层二流程和双层四流程冷凝器在不同风量下的部件试验对比，结果表明双层冷凝器由于其与空气的流动换热方式为逆流叉流形式，使得换热量在风量为250m3/h时得到了最大为7.9%的提升，同时在风量为732m3/h时制冷剂侧压降增加了177.6%。
二、建立单层及双层平行流冷凝器一维仿真模型，并通过试验数据对模型进行了验证。使用该模型对不同结构双层四流程平行流冷凝器的性能特性进行了研究。结果表明，双层四流程存在一个性能较优的流程管数分布12-11-11-12,使得总压降最小；固定第二层扁管厚度，当第一层扁管的厚度增加，压降下降较多，从10mm到20mm，压降最大下降了66.64%；固定扁管总厚度时，增加第一层扁管厚度时，低风量的两个工况压降持续减小；存在性能较优的两层扁管厚度组合16mm-8mm与14mm-10mm分别使得风量为569m3/h与732m3/h时的压降最小减少了42.3%与32.3%。
三、以夏季工况为基础，考虑了蒸发器中制冷剂的相变换热过程，建立了蒸发器的三维两相流CFD仿真模型，与文献中的实验数据对比，三个工况下换热量最大误差为-10.44%，压降最大误差为-20.05%，且换热器表面温度分布较为接近。在此基础上，研究了制冷剂侧入口质量流量、进口干度和进出口管相对集管的位置对制冷剂在蒸发器内的分布和扁管之间流量分配的影响，结果表明：进口干度0.2，进口流量从10g/s增加到25g/s，气相制冷剂分配均匀性SD值减小了31.0%，液体制冷剂和总流量的分配均匀性SD值分别增加了39.5%和89.7%，均匀性变差；进口流量15g/s，进口干度从0增加到0.3，气相制冷剂分配均匀性SD值减小了43.5%，液体制冷剂和总流量的分配均匀性SD值分别增加了273.5%和50.8%，均匀性变差；四种进出口管位置组合中，进口干度为0时，出口管在出口集管中间位置时，均匀性最好，SD值减少了71.7%，进口干度为0.2时，进出口管同侧时液相SD值最小，比最大值减小了39.5%，而出口管在中间时，总流量SD最小，比最大值减小了48.1%。
四、采用上述蒸发器CFD模型研究了出口集管管径和蒸发器长宽比对制冷剂分配的影响。结果表明，增大出口集管内径能够增加均匀性，入口干度为0时，2倍出口集管内径时SD值减小了85.4%,入口干度为0.2时，总流量SD值降低了41.8%，液相流量SD值降低了28.0%；增大长宽比，平行流冷凝器的均匀性将会增加，对比基础结构，长宽比1.455结构，进口干度为0时，SD值降低了34.1%，进口干度为0.2时，总流量SD值降低了21.6%，液相流量SD值减少了17.3%。
五、通过上述对蒸发器内的流动换热的仿真研究结果，可以得到以下结论：蒸发器中两相制冷剂的流动受到气液两相之间的相互作用，以及蒸发器结构的共同影响，上述两种因素影响了扁管间的压力平衡和两相在集管内的分布。因此提高制冷剂平行流蒸发器中的均匀性，需要消除和减弱占据主导的不平衡因素，主要的途径有减小进口干度，降低集管压降，合理布置流向减小重力造成的两相分离。