层叠式蒸发器建模和仿真研究

论文摘要

随着汽车工业的发展,汽车空调系统作为汽车舒适性的重要保障之一,是汽车发展中一个不可或缺的组成部分,日益受到厂家和用户的重视。蒸发器是汽车空调系统的重要组成部分,其性能好坏对汽车空调的舒适性、经济性和可靠性有很大的影响。对制冷装置动态特性的研究,近年来在国际上引起了广泛的关注。借助于现代计算机仿真技术深入研究汽车空调系统的动、静态特性从而实现空调系统设计方法的现代化。优化设计方法具有很高的理论意义和实用价值。本文以58型层叠式蒸发器作为研究对象,首先对层叠式蒸发器的现状、结构进行介绍,分析了蒸发器的传热机理。为了获得可靠的计算结果,没有对原模型进行简化,以真实尺寸应用UG三维软件建立了蒸发器散热板以及散热板之间流体的三维实体模型。然后利用Gambit软件对散热板流体模型进行了网格划分,在此基础上利用Fluent软件分析了散热板的流阻,为蒸发器的数值模拟提供参数。并对58型蒸发进行了性能实验,为确定蒸发器模型的正确性和精确性提供基准,并为蒸发器模拟提供了部分参数。合理的简化58型蒸发器,以AMESim软件建立蒸发器仿真模型,设定参数并进行数值仿真计算,将仿真所得到的结果与实验结果进行对比。结果证明,Fluent与AMESim软件的联合仿真对研究蒸发器的性能是可行有效的。最后利用联合仿真技术对蒸发器散热板结构、蒸发器结构以和风量变化对蒸发器性能的影响进行研究,综合分析结果对蒸发器的改进提出了合理建议。通过本文的研究,掌握了蒸发器的动态特性,并为以后蒸发器散热板和蒸发器的进一步改进、优化设计提供了参考模型和验证方法,缩短了蒸发器的研发周期,降低了研发成本及试验费用;另一方面为企业储备了蒸发器数值模型和相关技术数据。同时,本文运用Fluent与AMESim联合仿真技术进行有益的尝试,为研究蒸发器乃至其它制冷部件提供一种新的研究方法,具有较强的学术和实用意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2.国内外层叠式蒸发器研究现状
• 1.2.1 层叠式蒸发器的结构和散热板形式
• 1.2.2 仿真技术在汽车蒸发器中的应用
• 1.3 课题的来源
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 蒸发器传热分析基础理论及仿真软件介绍
• 2.1 传热学计算的基本方程
• 2.1.1 传热方程式
• 2.1.1.1 传热系数K的确定
• m的计算'>2.1.1.2 均温度差△t_m的计算
• 2.1.2 热平衡方程式
• 2.1.2.1 无相变化时热负荷的计算
• 2.1.2.2 有相变化时热负荷计算
• 2.2 层叠式蒸发器传热计算
• 2.2.1 层叠式蒸发器的制冷量
• 2.2.2 空气侧制冷量计算
• 2.2.3 常用参数计算
• 2.3 CFD仿真软件简介
• 2.3.1 计算流体力学（CFD）概述
• 2.3.2 计算流体力学（CFD）仿真软件—fluent简介
• 2.4 AMESIM仿真软件简介
• 2.5 数值模拟概述
• 2.5.1 常见预测的方法
• 2.5.2 数值模拟的优点
• 第三章 散热板流阻分析
• 3.1 几何模型的建立
• 3.1.1 58型蒸发器几何模型
• 3.1.2 散热板几何模型
• 3.1.3 几何模型流阻分析
• 3.2 数学模型的建立
• 3.3 散热板流阻数值计算
• 3.3.1 边界条件设置
• 3.3.1.1 初始条件
• 3.3.1.2 边值条件
• 3.3.2 网格划分
• 3.4 仿真计算及结果分析
• 3.4.1 网格处理
• 3.4.2 建立求解模型
• 3.4.3 流体属性设定
• 3.4.4 设置边界条件
• 3.4.5 结果分析
• 3.5 蒸发器试验
• 3.5.1 试验系统
• 3.5.2 试验目的
• 3.5.3 试验原理
• 3.5.4 试验与仿真结果分析
• 第四章 蒸发器建模及性能分析
• 4.1 层叠式蒸发器数值模拟理论基础
• 4.1.1 蒸发器换热单元
• 4.1.2 蒸发器几何参数
• 4.1.3 空气进出口参数设定元件
• 4.1.4 蒸发器进出口参数设定元件
• 4.2 草绘蒸发器模型
• 4.3 分配子模型
• 4.4 参数设定
• 4.4.1 制冷剂特性参数设定
• 4.4.2 蒸发器材料特性参数设定
• 4.4.3 蒸发器几何参数设定
• 4.4.4 蒸发器空气进出口参数设定
• 4.4.5 其它参数设定
• 4.5 模拟结果及分析
• 第五章 蒸发器参数对性能的影响
• 5.1 散热板结构对蒸发器性能影响
• 5.2 风量对蒸发器性能影响
• 第六章 总结及展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢