基于換熱單元非均勻流動的換熱器整體等效計算方法研究

劉凱華，傅佳宏，陳曉飛，孫曉霞，張 宇，劉震濤

（1.浙江大學 動力機械及車輛工程研究所，杭州 310063；2.浙大城市學院 機械電子工程學系，杭州 310015；3.浙江銀輪機械股份有限公司，臺州 317200；4.中國北方發動機研究所，天津 300400；5.中國北方車輛研究所，北京 100072）

0 概述

為了在提高車用換熱器的換熱效率的同時減小換熱器的體積，換熱器的換熱單元、翅片向小尺寸發展［1-2］。在此背景下，緊湊式換熱器（compact heat exchanger）、微通道換熱器（micro-channel heat exchanger）等問世。

緊湊式換熱器內部結構尺寸與換熱器整體的尺寸跨度達到了2～3 個數量級。在分析含有小尺寸內部結構的換熱器時應保證每個流道的計算網格精確，而跨尺寸的存在會導致整個換熱器的網格數量非常龐大，換熱器整體網格數量可達到108數量級，非常耗費計算資源和計算時間。

對于如中冷器、車用水箱散熱器等單流程的換熱器，研究中用到較多的數值模擬方法主要包括換熱器單元模型、周期模型、多孔介質模型及整體模型。文獻［3］中以管殼式換熱器為對象，對上述4 種換熱器計算模型進行了數值模擬計算及試驗驗證，結果表明多孔介質模型與整體模型的預測精度較高；單元模型和周期模型［4-5］更適用于流動形式單一的換熱器；整體模型需要包含所有翅片細節，更適用于內部結構復雜程度不高的換熱器。多孔介質模型較容易使用，被廣泛接受；文獻［6-7］中應用多孔介質來研究油冷器的流動換熱性能，文獻［6］中采用了試驗關聯式，而文獻［7］中則將換熱器內部傳熱系數設為常數；……