变矩器换热器建模与数值仿真技术研究

摘要

钎焊板式换热器的出现，为节能换热领域带来了新的变革，改变了以前换热器体积巨大、占用空间大的局面。钎焊板式换热器具备换热效率高、结构紧凑、体积小等优点，由于在流体的分配方式上与传统的可拆式板式换热器存在差别，对于钎焊板式换热器的板片间流体流动换热的研究成为当前的主要方向。
　　本课题的研究对象是应用于大功率液力变速箱的钎焊板式换热器，针对其结构特征对不同的板片波纹形式和波纹的结构参数进行了研究。利用UG建模软件首先建立了三种不同波纹形式的板式换热器模型：单向人字形、双向人字形、多波纹人字形，运用Fluent流体动力学仿真软件对此三种模型进行了数值模拟，用换热理论对模拟结果进行处理，比较出换热性能优越的波纹形式。然后采用单因素法对该波纹形式的板片上的三个主要参数进行了分析，确定了换热性能的基本变化规律。最终，采用设计正交仿真试验的方法对板片的结构进行了优化，确定了一组换热性能优选的参数组。
　　结果表明：三种不同波纹形式的钎焊板式换热器的换热性能优劣关系为Q单> Q多>Q双、△p单>△p多>△p双，通过温度场、速度场、压力场的对比，单向人字形波纹的接触点处的传热变化最显著，流体整体流动速度较高，压力梯度较平稳；在波纹倾角β=60°、波纹深度h=4~5mm、波纹间距P=9~18mm时，换热量与压降的协同性最好；通过正交仿真试验，结构参数对换热量影响的主次顺序：波纹深度>波纹间距>波纹倾角，对压降影响的主次顺序：波纹深度>波纹倾角>波纹间距；而换热量与压降的协同性最好的参数组为β=50°、h=3mm、P=9mm。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要创新点

第二章 钎焊板式换热器传热理论基础

2.1 换热器种类与特点

2.2 钎焊板式换热器结构形式

2.3 钎焊板式换热器的传热机理

2.4 数值模拟理论基础

2.5 本章小结

第三章 不同人字波纹形式的钎焊板式换热器换热性能对比

3.1人字形板式换热器的板片型式

3.2模型和网格划分

3.3 数值模拟条件

3.4 模拟结果分析

3.5 本章小结

第四章 特征参数对人字形钎焊板式换热器的换热性能影响规律

4.1 特征参数的选取

4.2 波纹倾角对换热性能的影响

4.3 波纹深度对换热性能的影响

4.4 波纹间距对换热性能的影响

4.5 本章小结

第五章 人字形钎焊板式换热器结构优化

5.1 正交仿真试验设计与结果

5.2 仿真试验优化结果分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：