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汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究
第l7卷第4期
2009年12月
厦门理工学院
JournalofXiamenUniversityofTechnology


汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究
袁志群,许建民
(厦门理工学院机械工程系,福建厦门361024)
[摘要】以获得散热器空气流动阻力,研究汽车发动机舱内流阻力为目的,针对常用的百叶窗汽车
散热器,建立了空气流动数学模型,采用CFD方法对不同流速下的空气流动特性进行了数值计算,分析了
空气流动阻力的组成,,
结果表明:%,其精度可满足工程的
.
[关键词】散热器;空气流动阻力;发动机舱;内流阻力;阻力特性
[中图分类号][文献标志码]A[文章编号]1008—3804(2OO9)04—038—05
汽车空气阻力特性预测是汽车设计初期的一项重要工作,而内流阻力特性又是空气阻力特性的主
要组成部分,
线一般可通过实验获取,但进行实验耗时耗资;散热器内部结构和内部流场的复杂性使实验研究受到
,避开了实验手段瓶颈,可清楚了解内部流场的气
动参数分布和变化情况,计算结果可以为散热器的优化提出参考性的意见,以较大降低实验设计费
用,缩短设计周期,具有较好的工程应用价值.
百叶窗汽车散热器从上世纪50年代就已经出现,在近20年中更是得到了快速的发展和13益广泛
,国内外不少学者对百叶窗汽车散热器进行了大量的实验研究,并在实验的基础上整
理出一些计算流动和传热性能的经验公式u-3j,但是其流道结构的复杂,很难用实验的方法准确测定
,得
出了散热器内部的空气流动特性,重点分析了其空气流动阻力特性,其计算精度满足了工程的需要,
计算分析结果对于后续发动机舱流场计算提供了参考数据.
1散热器计算模型的建立

百叶窗汽车散热器由水管和翅片逐层叠放,然后整
体焊接而成,图1所示为某百叶窗汽车散热器结构简
图,空气沿X轴方向流动,翅片沿z轴呈波纹状延伸.
冷却液从扁管内流过,通过管壁和翅片的导热过程将热
量传递到翅片表面,冷却空气流经百叶窗翅片间流道,
i百过与扁管及翅片表面间的对流换熟孀熟画滞走.
图1百叶窗汽车散热器芯体结构示意图
-tuberadiator
表1百叶窗汽车散热器结构参数'
-tuberadiator
[收稿日期】2009—09—27[修回日期12009—11—20
[作者简介]袁志群(1983一),男,湖南安乡人,助教,硕士,从事汽车空气动力学以及汽车安全研究.
y
第4期袁志群,等:汽车散热器空气流动阻力特性的数值计算研究'39.
计算模型尺寸与实验测试元件参数一致,主要尺
,假定每个翅片间流
道是均匀的,且扁管间距相等,忽略冷却水侧模型对
空气侧流动的影响,根据表1尺寸所建立的百叶窗汽
车散热器空气流动计算模型如图2所示.

计算采用三维直角坐标求解,认为散热器内部空
,
散热翅片的散热量,认为空气速度在散热器的迎面处
均匀分布,忽略空气重力的影响.
图2百叶窗汽车散热器空气流动计算模型
-tubeofradiator
,根据雷诺数的大小来确定是采用层流模
(1),(2)所示.
质量守恒方程:
a(pu)/ax=o(i=1,2,3)(1)
动量守恒方程:
a(puiuj)/ax=(~a/ax1)(au/oxf)一(ap/嵋)(2)
湍流模型采用标准一模型,其控制方程中质量守恒方程与层流模型相同,如公式(1)所示,
动量守恒方程如公式(3)所示.
a(uiu~)/ax'=一a,/ax~+a/嵋[(au/嵋+au/axi)](3)
式(1)一式(3)中,矢量l',