分类号学号M201170593学校代码10487密级硕士学位论文高效微通道平行流换热器翅片结构参数研究设计学位申请人：成亮学科专业：机械工程指导教师：张国军教授黄禹副教授答辩日期：2013年5月16日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements Forthe Degree of Master of EngineeringStructural Parameters of Radiating Fin for Highly Efficient Micro-channel Parallel FlowHeat ExchangerCandidate : Cheng LiangMajor : Mechanical EngineeringSupervisor : Prof. Zhang GuojunAssoc. Prof. Huang YuHuazhong University of Science & TechnologyWuhan，Hubei 430074，P. R. ChinaMay. 2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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华中科技大学硕士学位论文摘要换热器是汽车空调和商用空调器产品的重要配套总成。
微通道平行流换热器为板翅式换热器，与其他类型的换热器相比优势显著。
其突出特点是环保、高效节能、节约材料降低成本。
根据国内外研究结果表明，散热单元翅片的结构尺寸将对换热器的换热性能具有至关重要的影响，本文将对此进行研究。
研究内容主要包括以下几个方面：首先，建立了翅片计算机模拟仿真模型。
介绍了计算机辅助仿真分析方法和典型CFD软件FLUENT，对本文研究的高效微通道散热器所使用的百叶窗式翅片的结构及其参数进行了简要介绍，引入了翅片的数学物理模型和理论分析的数值计算方法，利用FLUENT软件对翅片给定某组参数进行了热力学数值分析。
其次，采用Chang和Wang的实验关联式，以换热因子j和摩擦因子f作为比较指标，对比了计算机数值计算法和实验关联式的计算结果，验证了本文所用的计算机数值计算方法的有效性，最后以速度场分布情况为对象，对翅片工作区流场的特性进行了简要介绍。
然后，采用控制变量法对单个翅片结构参数对换热性能影响进行了分析。
最后，完成了翅片尺寸参数的优化设计。
首先介绍了优化设计理论，而后设定了目标函数，采用求函数极值法确定最优化参数数值，最后用此方法对翅片结构参数进行了优化设计。
关键词：换热器，百叶窗翅片，数值模拟，优化设计华中科技大学硕士学位论文AbstractThe heat exchanger is an important supporting assembly for automotive air conditioning and commercial air conditioner products.Micro-channel parallel flow heat exchanger is a plate-fin heat exchanger, which has significant advantages compared with other types of heat exchangers. Its outstanding feature such as environmentally friendly, energy efficient, saving material and reduce costs.Domestic and international studies have shown that, parameters of the structure and size of the cooling unit fin will have a critical influence on radiator cooling. That is what described in this article.The study includes the following aspects:First of all, model of the fins for computer simulation is established. The concept of computer-aided simulation analysis method and the typical CFD software FLUENT are introduced. Fin's theoretical analysis of numerical methods and mathematical model is elaborated. And a briefing in shutters fins of highly efficient micro-channel heat exchanger is given. Then fin's thermodynamic numerical analysis by FLUENT using a set of specific parameters is accomplished.Secondly, verification of the calculation method is complied. Chang and Wang's experimental correlations are employed. And the effectiveness of computer numerical methods is verified by using Colburn factor j and friction factor f as comparative indicators and comparing computer numerical calculation and the calculation results of the experimental correlations. Then a brief introduction on the fin's work area flow field characteristics is draw by demonstrating the distribution of velocity field of the flow field.And then, the analysis of the affection of fin's structure parameters on the heat transfer performance by control variable method is carried out.华中科技大学硕士学位论文Finally,optimal design of fin dimension parameters. Optimization analysis method is introduced. And the objective function is set up to find out the optimal parameter values by extreme value method. Then the fin's two important structure parameters are optimized by using this method.Key words：heat exchanger, louver fin, numerical simulation, optimization design华中科技大学硕士学位论文目录摘要..................................................................................................... I Abstract .................................................................................................. I I 1 绪论1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题研究意义 (4)1.3 国内外研究状况 (5)1.4 研究内容和章节安排 (7)2 基于FLUENT软件的翅片性能模拟仿真2.1 计算机辅助仿真及FLUENT软件简介 (9)2.2 翅片数值模拟的理论基础 (11)2.3 翅片结构分析 (12)2.4 运用FLUENT软件对翅片进行数值分析 (14)2.5 本章小结 (19)3 翅片仿真结果分析3.1 主要换热性能指标 (20)3.2 仿真结果准确性分析 (22)3.3 空气流场的速度特性 (27)3.4 本章小结 (30)华中科技大学硕士学位论文4 翅片结构尺寸的性能分析4.1 翅片间距的影响 (31)4.2 翅片高度的影响 (32)4.3 百叶窗间距的影响 (33)4.4 本章小结 (34)5 翅片结构参数优化设计5.1 优化设计概述 (35)5.2 翅片间距的优化设计 (37)5.3 翅片高度的优化设计 (42)5.4 翅片尺寸优化效果 (44)5.5 本章小结 (46)6 总结与展望6.1 总结 (47)6.2 展望 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录：攻读硕士期间参与的项目情况 (54)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 课题研究背景换热器是汽车空调和商用空调器产品的重要配套总成。