一种换热器性能的仿真方法与流程

1.本发明涉及冷却系统技术领域，具体涉及一种换热器性能的仿真方法。


背景技术：

2.换热器是各个冷却系统的核心部件，保证工件运行在合适的温度下。目前对换热器的整体仿真主要通过多孔介质来实现，但原始多孔介质计算方法对于周期性换热器翅片的适用性不强，在不同流量下的误差较大。关联式方法则无法适用于不同形状的换热器，并且通过测试平台进行实验则需要大量时间以及成本。
3.因此，如何实现对换热器的压降和换热性能进行计算、并保证在不同工况下的仿真精度是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中压降和换热性能仿真误差较大的问题，本发明的目的在于，提供一种换热器性能的仿真方法。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种换热器性能的仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤：
7.(1)选取局部结构模型并划分网格；
8.(2)使用不同边界条件对局部结构进行仿真并拟合流速和压降的关系式，得到粘性阻力系数1/α
11
和惯性阻力系数c
2-1
；
9.(3)简化局部结构模型为多孔介质模型，并修改粘性阻力系数为1/α2，同时修改惯性阻力系数与局部周期性模型压降一致，得到惯性阻力系数c
2-2
；
10.(4)在1/α2和c
2-2
条件下修改多孔介质模型的孔隙率与局部周期性模型的温差一致，得到相对孔隙率ε；
11.(5)通过临界re数方法对阻力系数进行修改；
12.(6)划分换热器整体网格，修改1/α、c2和ε并进行仿真。
13.作为本发明进一步的，局部结构模型是具有代表性的局部周期性结构。
14.作为本发明进一步的，边界条件中进口温度和壁面温度是定值，而进口流速是变值。
15.作为本发明进一步的，关系式是通过最小二乘法拟合的一条截距为0的二次关系式，形如
16.作为本发明进一步的，粘性阻力系数1/α1＝b1/μ，惯性阻力系数c
2-1
＝b2·
2/ρ，其中μ为动力粘度，ρ为密度。
17.作为本发明进一步的，粘性阻力系数1/α2的值为0。
18.作为本发明进一步的，临界re数方法为当多孔介质中re《300时：1/α＝1/α2，c2＝c
2-2
；当re≥300时：1/α＝1/α1，c2＝c
2-1
。
19.通过上述技术方案设计后，本发明具备如下优点：
＝0，并修改惯性阻力系数与局部周期性模型在相同vh下的压降一致，得到惯性阻力系数c
2-2
如表1所示。
40.(4)在1/α2和c
22
条件下修改多孔介质模型的孔隙率与局部周期性模型，在相同vh下的温差一致，得到相对孔隙率ε如表1所示。
41.表1
[0042][0043]
(5)计算不同油流速下多孔介质模型的re数，当re《300时：1/α＝1/α2，c2＝c
2-2
；当re≥300时：1/α＝1/α1，c2＝c
2-1
。结果如表2所示。
[0044]
表2
[0045][0046]
(6)划分换热器整体网格，输入边界条件，并根据油侧的re数修改多孔介质区域的粘性阻力系数1/α、惯性阻力系数c2和孔隙率ε参数，初始化并进行仿真。图5为仿真与实验结果的温差相对误差分析，结果表明相对误差在
±
7％以内；图6为仿真与实验结果的压降相对误差分析分析，结果表明相对误差在
±
2％以内。
[0047]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种换热器性能的仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)选取局部结构模型并划分网格；(2)使用不同边界条件对局部结构进行仿真并拟合流速和压降的关系式，得到粘性阻力系数1/α
11
和惯性阻力系数c
2-1
；(3)简化局部结构模型为多孔介质模型，并修改粘性阻力系数为1/α2，同时修改惯性阻力系数与局部周期性模型压降一致，得到惯性阻力系数c
2-2
；(4)在1/α2和c
2-2
条件下修改多孔介质模型的孔隙率与局部周期性模型的温差一致，得到相对孔隙率ε；(5)通过临界re数方法对阻力系数进行修改；(6)划分换热器整体网格，修改1/α、c2和ε并进行仿真。2.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述局部结构模型是具有代表性的局部周期性结构。3.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述边界条件中进口温度和壁面温度是定值，而进口流速是变值。4.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述关系式是通过最小二乘法拟合的一条截距为0的二次关系式，形如5.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述粘性阻力系数1/α1＝b1/μ，惯性阻力系数c
2-1
＝b2·
2/ρ，其中μ为动力粘度，ρ为密度。6.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述粘性阻力系数1/α2的值为0。7.根据权利要求1所述的换热器性能的仿真方法，其特征在于，所述临界re数方法为当多孔介质中re<300时：1/α＝1/α2，c2＝c
2-2
；当re≥300时：1/α＝1/α1，c2＝c
2-1
。

技术总结
本发明公开了换热器整体性能的仿真方法，首先选取局部结构模型并划分网格；使用不同边界条件对局部结构进行仿真并拟合流速和压降的关系式得到粘性阻力系数1/α1和惯性阻力系数C


技术研发人员：王超 刘炜涛
受保护的技术使用者：佛山市南海蕾特汽车配件有限公司
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/8/11