1 前言
1.1汽车散热器发展概况及趋势
随着汽车制造业的迅速发展,汽车散热器的使用量也随之增加。回顾汽车散热器的发展历史,美国于1901年在第二次汽车展览会上展出了世界上第一个散热器,英国于1904年开始生产用于汽车的散热器,日本1935年在修配的基础上产生了散热器工业并且发展迅速。我国汽车散热器发展比较缓慢,是随着拖拉机和汽车工业的发展逐步发展起来的。汽车散热器主要经历了管片式铜质散热器、管带式铜质散热器、装配式铝质散热器、钎焊式铝质散热器等几个阶段。
随着汽车发动机转速和功率的不断提高,热负荷也愈来愈大,对冷却系统的要求也越来越高,作为汽车水冷发动机冷却系统的重要部件,对散热器的要求也越来越高。从整体来看,我国车用散热器的技术水平、质量状况已基本能够满足国内配套的需要,管带式铜散热器和钎焊式铝散热器为行业的主导产品。近年来,在我国,生产汽车散热器的厂家相继涌现出来,各个企业也设有专门的研究部门,可以根据发动机的功率、安装尺寸等参数及工作环境等要求,设计开发全新的产品。专业的团队加上先进的生产线及检测设备(如风洞试验台[16]、振动试验台检测等),使国产散热器的质量得到明显提高,进口汽车散热器的比例正在逐渐减小。目前正逐步占据市场的散热器为新型的钎焊式铝制散热器。
铜和铝是散热器制造的常见材料。近年来,散热器产品的改进主要是希望减轻重量,相同规格的铝制散热器比铜质散热器重量的三分之二。大部分生产厂家都倾向于铝制散热器的设计研究。散热器的选取取决于汽车的型号以及发动机的功率等因素。中小功率的汽车大多采用的是铝散热器,汽车散热器正朝着轻型、高效、经济的方向发展。
1.2 汽车散热器的结构特点
汽车散热器属于汽车冷却系统,由进水室、出水室及散热器芯体等三部分构成,如图1.1所示。冷却液在散热器芯内流动,空气在散热器芯外通过。散热器是一个热交换器,在工作过程中,热的冷却液(水)向空气散热变冷,冷空气则吸收冷却液散出的热量而升温。
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1进水室 2散热器芯体 3出水室
图1.1 汽车散热器外形
为使冷却液通过,散热器芯部应具备足够的通流面积,同时也要具备足够的空气通流面积,让足量的空气通过芯体以带走冷却液传给散热器的热量。为使热量传递达到基本的平衡状态,还要具有足够的散热面积,来完成冷却液、空气和散热片之间的热量交换。
散热器芯部的结构形式主要有管带式和管片式两大类。管片式散热器芯部是由许多细的冷却管和散热片构成。冷却管大多采用扁圆形截面,以减小空气阻力,增加传热面积。管片式散热器具有结构强度较好,并且油污和尘埃堵塞芯部的可能性较小的特点,多应用于震动较大、工况较恶劣的环境的汽车冷却系统中。管带式散热器是由波纹状散热带和散热管相间排列经焊接而成。与管片式散热器相比,在同样的条件下,管带式散热器散热面积可以增加12%左右,另外在散热带上开有扰动气流的类似百叶窗的孔[9],以破坏流动空气在散热带表面上的附着层,提高了散热能力[18]。开百叶窗波带的散热器传热效率较普通平片散热片提高了160%。与管片式散热器相比,管带式散热器散热能力较高、质量较轻、制造工艺简单、成本低,但是结构强度不如管片式散热器,所以多应用于中小型车辆。
1.3选题的目的及意义
随着计算机辅助设计制造技术的广泛应用,将这项技术应用到汽车散热器的计算机设计分析是一个发展趋势。散热器设计是一个复杂的计算过程,所涉及的学科比较多,包括热力学、流体力学、机械学等,设计参数比较多,包括结构参数和工况参数,
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在计算过程中计算量很大。汽车产品更新换代越来越快,对散热器的设计要求也越来越高,因此,设计一款散热器的设计软件来减轻工作量,缩短设计周期是不可或缺的。
本课题通过联系汽车散热器的结构性能进行了分析,通过VB6.0与SQL SERVER 2000设计一款管带式汽车散热器散热性能分析的系统,并将计算结果存储起来名,方便调用。本系统可以有效地减少设计人员的工作量、缩短设计周期、提高了产品的设计质量。为之后的工艺与工装设计打下了基础。
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