车用发动机机油冷却器流动的数值模拟研究.PDF
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第 3 期 总第 151 期 车 用 发 动 机 No. 3 Serial No. 151
2004 年 6 月 V EHICL E EN GIN E J un. 2004
·模拟技术·
车用发动机机油冷却器流动的数值模拟研究
秦 萌 , 陈江平 , 陈芝久
(上海交通大学 制冷与低温工程研究所 , 上海 200030)
摘要 : 应用 FLU EN T 软件对车用叉流板翅式机油冷却器两侧流体的流动进行了数值模拟 ,紊流模型采用标
ε
准的 K 湍流模型 ,翅片侧采用多孔介质模型进行简化。结果表明 ,油侧的流量分配比较均匀 ,而水侧很不均匀 ,
为叉流板翅式机油冷却器的设计改进指明了方向。
关键词 : 板翅式机油冷却器 ;流场 ;数值模拟
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中图分类号: T K4119 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 2222 2004 03 - 0023 - 03
机油冷却器的作用就是降低机油的温度 ,使其 数; v 为速度矢量; D , C 为黏性和惯性阻力系数矩
保持在合适范围内 ,从而大幅度提高发动机的性能 阵 ,其值根据试验数据通过最小二乘拟合得出。
和寿命。目前机油冷却器广泛采用的是板翅式换热
2 模型简化及网格划分
器 ,它是一种高效率换热器 ,具有结构紧凑、轻巧及
传热效率高的特点 ,与管壳式换热器相比 ,其传热效 图 1 为计算的板翅式机油冷却器产品样品 , 图
率可提高 20 %~30 % ,成本可降低 50 %[1 ] 。 2 为计算区域简化模型。
但由于板翅式机油冷却器内流体流动与传热规
律十分复杂 ,通过实验得出的经验关联式有较大的
局限性。近年来国内外的很多学者提出通过“数值
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试验”———计算流体力学 CFD 来模拟计算、评价、
选择和优化设计方案 ,从而大幅度地减少实验室和
实体试验的研究工作量。
本文利用 CFD 手段 ,模拟板翅式机油冷却器两
侧流体的流动 ,了解影响换热器性能的主要矛盾 , 以
期对产品的设计改进提供方向。 图 1 机油冷却器实体
1 数学模型及参数设定
板翅式机油冷却器的性能除受结构本身的影响
外 ,流体流动的不均匀性对其总体性能影响显著。
本文将两侧流体同时纳入计算区域 ,两侧流体均采
ε [2 ]
用 K 湍流模型 。翅片区域简化为多孔介质 ,用
在其标准流动方程上附加动量源项的方法处理该区
域中的流动阻力[3 ] ,此源项由黏性阻力项和惯性阻
力项两部分组成 ,可表示为 :
3 3
μ 1 ρ 图2 物理模型
S i D ij vj + Cij | vj | vj ,
∑ ∑ 2
j = 1 j = 1
μ
式中 , S i 为动量方程中应附加的源项; 为黏性系
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