一种用于管片式汽车散热器的散热组件

1.本发明涉及一种用于管片式汽车散热器的散热组件，属于汽车散热器技术领域。


背景技术：

2.管片式汽车散热器主要由水室、散热器芯体及相关组件等部分构成，如图1。冷却液将汽车发动机系统产生的废热带入散热器内，在散热器芯中将热量散发后，再通过泵送系统从出水室流回发动机系统中进行循环冷却，以此维持发动机正常工作的温度，从而保障车辆运行的安全性和可靠性。其中，管片式散热器运用广泛，常见的散热器芯由百叶窗翅片和收腰形散热管组成。
3.矩形百叶窗翅片为百叶窗翅片中应用最为广泛的翅片，以此组成的汽车散热器具有散热效率高的特点，但同时其结构使得空气流动压力大，进而增加了散热器风扇的能耗，且随着现代汽车工业对散热效率的要求越来越高，传统矩形百叶窗翅片已不能满足。为此，需要一种形状结构更加符合空气流动力学的要求，同时能够有效提升散热效率的百叶窗翅片。
4.在收腰形散热管方面，广泛应用于管片式汽车散热器的收腰形散热管管型有扁管、圆管、椭圆管、收腰管等。其中收腰管的散热效率最好，但其管的内壁面一般为光滑曲面，对冷却液的流动状态没有产生有效影响，因此，改变内壁面结构在传热上还有一定的增强作用。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于管片式汽车散热器的散热组件，可以提高汽车散热器的散热效果。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种用于管片式汽车散热器的散热组件，包括收腰形散热管以及固定在收腰形散热管一侧的百叶窗翅片，在收腰形散热管内壁面上设置有半球形绕流器，所述百叶窗翅片包括平直基片、过度基片以及百叶窗翅片，在平直基片的中部固定连接有过度基片，在平直基片上且位于过度基片的两侧对称地固定连接有百叶窗翅片，在百叶窗翅片侧面上设置有倾斜扰流器。
7.进一步，所述百叶窗翅片倾斜布置。
8.更进一步，所述百叶窗翅片的两端对称地设置有锥状结构。
9.进一步，所述半球形绕流器均布在收腰形散热管的两端内壁上。
10.与现有技术相比，本发明的优点在于：
11.①
本发明的百叶窗翅片在窗翅两端设置了锥状结构，并在窗翅表面设置倾斜扰流器，通过倾斜扰流器使一部分空气变向，在使百叶窗翅片的形状更符合空气流动规律的同时，加强了空气在窗翅表面的流动强度，使空气与百叶窗翅片的换热作用更加充分，提高了散热效率。
12.②
收腰形散热管在收腰形散热管内壁面上设置半球状扰流器，在近壁面对流换热
时产生撞击，增加了管内冷却液的湍流程度，散热管内壁面的努塞尔数显著提高。因此，本发明的散热管，在同等散热需求条件下，由于收腰形散热管散热性能的提升，能够减小汽车散热器的整体体积。
13.③
本发明的散热组件适合在汽车散热器上使用，能够提高散热器的整体散热效果。
附图说明
14.图1是本发明的结构示意图；
15.图2是图1的a处放大图；
16.图3是本发明收腰形散热管的结构示意图；
17.图4是图2的截面图。
18.图5是传统矩形百叶窗翅片和本发明百叶窗翅片的温度云图；
19.图6是传统百叶窗翅片和传统矩形百叶窗翅片的压力云图；
20.图7是传统矩形百叶窗翅片和本发明百叶窗翅片的速度流线图；
21.图8是传统矩形百叶窗翅片与本发明百叶窗翅片的对流换热系数示意图；
22.图9是传统矩形百叶窗翅片与本发明百叶窗翅片的空气压降示意图；
23.图10是传统收腰形散热管与本发明收腰形散热管的温度云图；
24.图11是传统收腰形散热管与本发明收腰形散热管的努塞尔数示意图。
具体实施方式
25.为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
26.实施例
27.参见图1～4，本发明的一种用于管片式汽车散热器的散热组件，包括收腰形散热管1以及固定在收腰形散热管1一侧的百叶窗翅片，在收腰形散热管1内壁面上设置有半球形绕流器6，所述百叶窗翅片包括平直基片5、过度基片2以及百叶窗翅片3，在平直基片5的中部固定连接有过度基片2，在平直基片5上且位于过度基片2的两侧对称地固定连接有百叶窗翅片3，在百叶窗翅片3侧面上设置有倾斜扰流器4。
28.所述百叶窗翅片3倾斜布置，百叶窗翅片3的翅片角度23
°
、翅片间距1.15mm、翅片厚度0.06mm、翅片长度1.20mm、数量9个；所述倾斜扰流器4以过度基片2为中心对称地布置在两侧的百叶窗翅片3上，所述倾斜扰流器4的高度0.03mm、宽度0.03mm、倾斜角度为45
°
、数量6个。
29.所述百叶窗翅片3的两端对称地设置有锥状结构，锥状结构长度为0.13mm。
30.所述半球形绕流器6均布在收腰形散热管1的两端内壁上。其中，收腰形散热管1的横截面两端圆弧半径为0.9mm、圆心距7mm、收腰距1mm、管壁厚0.22mm、管长200mm；半球形绕流器6同一横截面内每组6个，对称分布，共20组，半球形绕流器6的半径为0.5mm。
31.为了证实本发明的百叶窗翅片和收腰形散热管，不但可以降低压降和系统能耗，还可以进一步提升散热器的散热性能，下面结合附图作详细说明：
32.图5为传统矩形百叶窗翅片和本发明百叶窗翅片的温度云图对比，从图中可以看
出，在相同工况下，本发明百叶窗翅片的后端空气温度更高，也表明空气流经翅片表面时带走的热量更多。
33.图6为传统百叶窗翅片和传统矩形百叶窗翅片的压力云图对比，从图中可以看出，由于本发明百叶窗翅片的锥状结构设计，空气在端部的压力更小。
34.图7为传统矩形百叶窗翅片与本发明百叶窗翅片的周围空气速度对比，可以看到在相同入口空气速度下，本发明百叶窗翅片的空气速度明显低于传统矩形百叶窗翅片，且在扰流器的作用下近扰流器的空气速度进一步下降，形成低速区，有利于空气和壁面的进一步对流换热。
35.图8为传统矩形百叶窗翅片与本发明百叶窗翅片的对流换热系数对比，可以看到在空气雷诺数不断提高下，各个工况的本发明百叶窗翅片的对流换热系数明显高于传统矩形百叶窗翅片，说明本发明百叶窗翅片具有更高的散热效率。
36.图9为传统矩形百叶窗翅片与本发明百叶窗翅片的空气压降对比，在各工况下的空气压降均小于传统矩形百叶窗翅片，且随着空气雷诺数的上升，空气压降减小的幅度更大。
37.如图10的温度云图所示，与现有的光滑收腰形散热管相比，本发明收腰形散热管的出口温度更低。因此，本发明收腰形散热管可有效增强散热管的传热性能，进一步提高汽车散热器的综合传热性能。
38.图11为传统收腰形散热管和本发明收腰形散热管的努塞尔数在不同雷诺数下的对比，可以看出，在不同雷诺数下，本发明收腰形散热管的努塞尔数都高于传统收腰形散热管，表明本发明收腰形散热管具有更强的传热能力。
39.综上，在相同体积下，本发明百叶窗翅片和收腰形散热管的管片式散热器比传统散热器具有更高的散热性能，更低的压降，从而具有更加广阔的应用前景。

技术特征：
1.一种用于管片式汽车散热器的散热组件，包括收腰形散热管(1)以及固定在收腰形散热管(1)一侧的百叶窗翅片，其特征在于：在收腰形散热管(1)内壁面上设置有半球形绕流器(6)，所述百叶窗翅片包括平直基片(5)、过度基片(2)以及百叶窗翅片(3)，在平直基片(5)的中部固定连接有过度基片(2)，在平直基片(5)上且位于过度基片(2)的两侧对称地固定连接有百叶窗翅片(3)，在百叶窗翅片(3)侧面上设置有倾斜扰流器(4)。2.根据权利要求1所述的用于管片式汽车散热器的散热组件，其特征在于：所述百叶窗翅片(3)倾斜布置。3.根据权利要求2所述的用于管片式汽车散热器的散热组件，其特征在于：所述百叶窗翅片(3)的两端对称地设置有锥状结构。4.根据权利要求1所述的用于管片式汽车散热器的散热组件，其特征在于：所述半球形绕流器(6)均布在收腰形散热管(1)的两端内壁上。

技术总结
本发明属于汽车散热器技术领域，公开了一种用于管片式汽车散热器的散热组件，包括收腰形散热管以及固定在收腰形散热管一侧的百叶窗翅片，在收腰形散热管内壁面上设置有半球形绕流器，所述百叶窗翅片包括平直基片、过度基片以及百叶窗翅片，在平直基片的中部固定连接有过度基片，在平直基片上且位于过度基片的两侧对称地固定连接有百叶窗翅片，在百叶窗翅片侧面上设置有倾斜扰流器。本发明的百叶窗翅片在窗翅两端设置了锥状结构，并在窗翅表面设置倾斜扰流器，通过倾斜扰流器使一部分空气变向，在使百叶窗翅片的形状更符合空气流动规律的同时，加强了空气在窗翅表面的流动强度，使空气与百叶窗翅片的换热作用更加充分，提高了散热效率。散热效率。散热效率。


技术研发人员：马宗鹏 黄瑛 张祥 宋江南 高通
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/5/24