專利名稱：一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用散熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
汽車散熱器是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中的重要部件，其功能是將發(fā)動機缸體內(nèi)的部分熱量通過冷卻系統(tǒng)中的冷卻液和風扇傳給大氣。針對汽車不同型號，散熱器產(chǎn)品的規(guī)格也各不相同。汽車散熱器的冷卻效果主要取決于其使用條件和系統(tǒng)各部件的設(shè)計及合理匹配， 各部件匹配的合理性對散熱器的使用性能有很大的影響。汽車散熱器的目的是使汽車在所有變化的行駛條件下，都能對發(fā)動機起著相適應(yīng)的作用，也就是保持發(fā)動機合適的工作溫度。因此，作為設(shè)計散熱器的必要條件是要求能夠適應(yīng)行駛條件的變化，匹配發(fā)動機散熱量的變化。散熱器要帶走發(fā)動機的熱量主要通過空氣在翅片管外面掠過，水在管內(nèi)流動，空氣和水之間的熱量交換通過管壁和翅片表面進行。 空氣和水的流動為非接觸交叉流。為了匹配不同汽車發(fā)動機，首先需要掌握對應(yīng)散熱器的散熱量，對散熱器的傳熱性能進行研究和評價。在此基礎(chǔ)上，研究散熱器設(shè)計參數(shù)對傳熱性能的影響，研究不同汽車發(fā)動機的基本參數(shù)(如發(fā)動機缸數(shù)，氣缸的排列形式，氣門，排量， 最高輸出功率，最大扭矩等)，并結(jié)合散熱器的安裝尺寸，確定散熱器設(shè)計參數(shù)如(散熱器外形尺寸寬χ高χ厚、焊管排數(shù)、管間距、翅片波高、波距、厚度及水管截面尺寸等)。在散熱器產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計參數(shù)多，工作量大，涉及到的學科非常繁雜，其中包括熱力學、流體力學及機械學等多方面因素。由于現(xiàn)代產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求越來越高，與之相適應(yīng)，要求設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)水平較高，設(shè)計周期短。因此，一種快速、有效的車用散熱器結(jié)構(gòu)和散熱性能分析的開發(fā)系統(tǒng)和方法，可以提高設(shè)計精度、縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)及方法，分析了車用散熱器結(jié)構(gòu)，進行散熱性能分析，降低研發(fā)成本，提高試驗設(shè)計與分析的準確性和科學性。本發(fā)明采用如下技術(shù)手段實現(xiàn)發(fā)明目的
一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)，其特征在于，包括 風洞試驗子系統(tǒng)用于進行風洞試驗，測定不同散熱器在風速和水流量變化時的散熱量大小，分析散熱器設(shè)計參數(shù)對散熱器傳熱性能的影響，并分析散熱量與散熱器設(shè)計參數(shù)的匹配關(guān)系；
試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于收集風洞試驗結(jié)果信息，包括散熱量； Web服務(wù)器用于接收試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)傳輸?shù)娘L洞試驗信息，接收用戶輸入的風洞試驗和散熱器結(jié)構(gòu)信息查詢、散熱性能分析，調(diào)用相應(yīng)軟件功能模塊，查詢、分析風洞試驗和散熱器結(jié)構(gòu)信息，并根據(jù)風洞試驗和散熱器結(jié)構(gòu)信息分析結(jié)果研究散熱器結(jié)構(gòu)及其散熱性能；
數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)庫連接于Web服務(wù)器，存儲各種風洞試驗信息以及散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能信息，包括進水溫度、出水溫度、水溫差、水流量、散熱量、進風溫度、出風溫度、風溫差、空氣重度、風速、重量風速、風量、吸熱量、液氣總溫差、熱平衡誤差、液氣平均溫差、散熱系數(shù)、標準散熱量、水阻、風阻、芯體高度、芯體厚度、芯體長度、管數(shù)、管截面長、管截面寬、 翅片波高、翅片波距、翅片厚度等；
企業(yè)網(wǎng)站，為用戶查詢、分析風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能； 客戶端一組客戶機，每一客戶機提供一交互式用戶界面，便于用戶登錄系統(tǒng)，輸入風洞試驗、散熱器結(jié)構(gòu)等信息的查詢、散熱性能分析，并顯示查詢、分析結(jié)果。作為對本技術(shù)方案的進一步限定，所述Web服務(wù)器包括 信息查詢模塊，用于檢索與相應(yīng)發(fā)動機匹配的散熱器；
散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，用于設(shè)計新型散熱器的結(jié)構(gòu)； 發(fā)動機參數(shù)模塊，用于分析、設(shè)置發(fā)動機參數(shù)； 試驗參數(shù)模塊，用于分析、設(shè)置試驗參數(shù)； 試驗記錄模塊，用于采集、分析試驗記錄；
散熱量對比分析模塊，用于研究不同散熱器在風速和水流量變化時的散熱量的大小， 對比分析不同散熱器結(jié)構(gòu)的散熱性能，給出滿足要求的最佳散熱器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開了一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的方法，其特征在于，包括以下步驟
(a)接收發(fā)動機要求；
(b)根據(jù)發(fā)動機要求確定散熱器散熱要求；
(c)根據(jù)散熱器散熱要求檢索數(shù)據(jù)庫，研究是否有適用的散熱器結(jié)構(gòu)；
(d)若有適用的散熱器結(jié)構(gòu)則得到最佳散熱器結(jié)構(gòu)，若無適用的散熱器結(jié)構(gòu)則檢索是否有相近的散熱器結(jié)構(gòu)；
(e)若有相近的散熱器結(jié)構(gòu)則在此散熱器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上分析散熱性能，研究如何調(diào)整散熱器結(jié)構(gòu)以滿足散熱器散熱要求，并確定試驗方案進行風洞試驗；
(f)若無相近的散熱器結(jié)構(gòu)則根據(jù)理論方法分析散熱器結(jié)構(gòu)特點，研究如何設(shè)置散熱器結(jié)構(gòu)以滿足散熱器散熱要求，并確定試驗方案進行風洞試驗；
(g)根據(jù)風洞試驗結(jié)果進行試驗分析，研究散熱器結(jié)構(gòu)對散熱性能的作用和影響，根據(jù)研究結(jié)果調(diào)整散熱器結(jié)構(gòu)和試驗方案，并進行多次風洞試驗以及試驗分析，最終確定滿足散熱器散熱要求的最佳散熱器結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明可以分析車用散熱器結(jié)構(gòu)， 進行散熱性能分析，降低研發(fā)成本，提高試驗設(shè)計與分析的準確性和科學性，縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量。下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作更進一步的詳細說明。如

圖1所示，是本發(fā)明用于車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的開發(fā)系統(tǒng)及方法的硬件架構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括一風洞試驗子系統(tǒng)10，一試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)11，一 Web服務(wù)器 12，一數(shù)據(jù)庫14，一企業(yè)網(wǎng)站15，一系列客戶機17。其中每一客戶機17提供一交互式用戶界面，便于用戶登錄企業(yè)網(wǎng)站15，輸入風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能的查詢、分析條件，并顯示查詢、分析結(jié)果。企業(yè)網(wǎng)站15與Web服務(wù)器12相連，為用戶查詢、分析風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能提供一作業(yè)平臺。Web服務(wù)器12包含有一系列軟件功能模塊，用戶接收用戶輸入的風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能查詢、調(diào)用相應(yīng)軟件功能模塊，查詢、分析風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能，并根據(jù)分析結(jié)果設(shè)置、調(diào)整風洞試驗方案，監(jiān)控、測量風洞試驗結(jié)果，分析、調(diào)整、確定散熱器結(jié)構(gòu)和散熱性能。數(shù)據(jù)庫14用于存儲風洞試驗數(shù)據(jù)信息、散熱器結(jié)構(gòu)和散熱性能信息以及對風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能的查詢、分析條件與結(jié)果。所述的客戶機17通過一網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)站15相連。網(wǎng)絡(luò)可以是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) antranet)，也可以是國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)或其他類型的通訊網(wǎng)絡(luò)。Web服務(wù)器12連接數(shù)據(jù)庫14。數(shù)據(jù)庫連接方式可以采用已知數(shù)據(jù)庫連接方式，如開放式數(shù)據(jù)庫連接(Open Database Connectivity, ODBC), 5 Java3 (Java Database Connectivity, JDBC )等。如圖2所示，是本發(fā)明用于車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的開發(fā)系統(tǒng)及方法的風洞試驗系統(tǒng)架構(gòu)圖。該風洞試驗子系統(tǒng)10包括有一主加熱箱1001，一輔助加熱箱1002， 一出水溫度測試儀1003，一風機1004，一電動執(zhí)行器1005，一循環(huán)水泵1006，一流量計 1007，一試件1008，一進水溫度測試儀1009，一風速測試儀1010。如圖3所示，是本發(fā)明用于車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的開發(fā)系統(tǒng)及方法的 Web服務(wù)器的軟件功能模塊圖。該Web服務(wù)器12包括一發(fā)動機參數(shù)模塊1201，試驗參數(shù)模塊1202，試驗記錄模塊1203，散熱量對比分析模塊1204，散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊1205、信息查詢模塊1206。所述的發(fā)動機參數(shù)模塊1201用于接收客戶機17輸入的發(fā)動機參數(shù)相關(guān)信息，并對上述信息提供新增、刪除、查詢等維護功能。試驗參數(shù)模塊1202用于接收客戶機17輸入的試驗參數(shù)相關(guān)信息，并對上述信息提供新增、刪除、查詢等維護功能。并通過試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)11向風洞試驗子系統(tǒng)10傳輸試驗參數(shù)相關(guān)信息。試驗記錄模塊1203用于接收試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)11傳輸和客戶機17輸入的風洞試驗相關(guān)信息，并對上述信息提供新增、刪除、查詢等維護功能。
散熱量對比分析模塊1204用于接收客戶機17輸入的散熱量相關(guān)信息，并對上述信息提供新增、刪除、查詢等維護功能，同時對上述信息提供散熱器結(jié)構(gòu)、正面面積、散熱面積、 發(fā)動機參數(shù)等的對比分析功能。散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊1205用于接收客戶機17輸入的散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)信息， 并對上述信息提供新增、刪除、查詢等維護功能。并通過試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)11向風洞試驗子系統(tǒng)10傳輸試驗參數(shù)相關(guān)信息。信息查詢模塊1206用于檢索與相應(yīng)發(fā)動機匹配的散熱器。如圖4所示，是本發(fā)明用于車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的開發(fā)系統(tǒng)及方法的主要作業(yè)流程圖。首先，發(fā)動機參數(shù)模塊1201接收用戶通過登錄企業(yè)網(wǎng)站15所輸入的發(fā)動機參數(shù)要求(步驟S201)，根據(jù)發(fā)動機要求確定散熱器散熱要求(步驟S202)，通過查詢數(shù)據(jù)庫14中的散熱器散熱數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)庫14中是否有適用的散熱器結(jié)構(gòu)(步驟S203)。
如果有適用的散熱器結(jié)構(gòu)，則得到最佳散熱器結(jié)構(gòu)(步驟S210)。若沒有適用的散熱器結(jié)構(gòu)，則查詢數(shù)據(jù)庫14中的散熱器散熱數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)庫14中是否有相近的散熱器結(jié)構(gòu)(步驟S204)。如果有相近的散熱器結(jié)構(gòu)，則在此散熱器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上分析散熱性能，根據(jù)散熱器散熱要求調(diào)整散熱器結(jié)構(gòu)(S205)，并確定風洞試驗方案(S207)。如果沒有相近的散熱器結(jié)構(gòu)，則根據(jù)理論方法分析散熱器結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)散熱器散熱要求設(shè)置散熱器結(jié)構(gòu)(S206)，并確定風洞試驗方案，試驗參數(shù)模塊1202接收用戶通過登錄企業(yè)網(wǎng)站15所輸入的風洞試驗方案(S207)。Web服務(wù)器通過試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11向風洞試驗子系統(tǒng)10傳輸風洞試驗方案，進行風洞試驗，通過試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)11采集風洞試驗數(shù)據(jù)，試驗記錄模塊1203接收試驗采集子系統(tǒng)11傳輸?shù)娘L洞試驗數(shù)據(jù)(S208)。散熱量對比分析模塊1204分別從散熱器結(jié)構(gòu)、正面面積、散熱面積、發(fā)動機參數(shù)等方面分析風洞試驗結(jié)果是否滿足散熱器散熱要求(S209 )。如果風洞試驗結(jié)果能夠滿足散熱器散熱要求，則得到最佳散熱器結(jié)構(gòu)(S210)。如果風洞試驗結(jié)果不能夠滿足散熱器散熱要求，則重新調(diào)整、確定風洞試驗方案，試驗參數(shù)模塊1202接收用戶通過登錄企業(yè)網(wǎng)站15所輸入的風洞試驗方案(S207)。
權(quán)利要求
1.一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)，其特征在于，包括風洞試驗子系統(tǒng)用于進行風洞試驗，測定不同散熱器在風速和水流量變化時的散熱量大小，分析散熱器設(shè)計參數(shù)對散熱器傳熱性能的影響，并分析散熱量與散熱器設(shè)計參數(shù)的匹配關(guān)系；試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于收集風洞試驗結(jié)果信息，包括散熱量； Web服務(wù)器用于接收試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)傳輸?shù)娘L洞試驗信息，接收用戶輸入的風洞試驗數(shù)據(jù)和散熱器結(jié)構(gòu)信息查詢、散熱性能分析，調(diào)用相應(yīng)查詢軟件功能模塊，查詢、分析風洞試驗和散熱器結(jié)構(gòu)之間的匹配信息，并根據(jù)風洞試驗數(shù)據(jù)和散熱器結(jié)構(gòu)信息分析結(jié)果，研究散熱器結(jié)構(gòu)及其散熱性能；數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)庫連接于Web服務(wù)器，存儲各種風洞試驗信息以及散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能信息，包括進水溫度、出水溫度、水溫差、水流量、散熱量、進風溫度、出風溫度、風溫差、空氣重度、風速、重量風速、風量、吸熱量、液氣總溫差、熱平衡誤差、液氣平均溫差、散熱系數(shù)、標準散熱量、水阻、風阻、芯體高度、芯體厚度、芯體長度、管數(shù)、管截面長、管截面寬、 翅片波高、翅片波距、翅片厚度等；企業(yè)網(wǎng)站，為用戶查詢、分析風洞試驗信息和散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能； 客戶端一組客戶機，每一客戶機提供一交互式用戶界面，便于用戶登錄系統(tǒng)，輸入風洞試驗、散熱器結(jié)構(gòu)等信息的查詢、分析條件，并顯示查詢、分析結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)，其特征在于，所述Web 服務(wù)器包括信息查詢模塊，用于檢索與相應(yīng)發(fā)動機匹配的散熱器； 散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，用于設(shè)計新型散熱器的結(jié)構(gòu)； 發(fā)動機參數(shù)模塊，用于分析、設(shè)置發(fā)動機參數(shù)； 試驗參數(shù)模塊，用于分析、設(shè)置試驗參數(shù)； 試驗記錄模塊，用于采集、分析試驗記錄；散熱量對比分析模塊，用于研究不同散熱器在風速和水流量變化時的散熱量的大小， 對比分析不同散熱器結(jié)構(gòu)的散熱性能，給出滿足要求的最佳散熱器結(jié)構(gòu)。
3.一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)接收發(fā)動機要求；(b)根據(jù)發(fā)動機要求確定散熱器散熱要求；(c)根據(jù)散熱器散熱要求檢索數(shù)據(jù)庫，研究是否有適用的散熱器結(jié)構(gòu)；(d)若有適用的散熱器結(jié)構(gòu)則得到最佳散熱器結(jié)構(gòu)，若無適用的散熱器結(jié)構(gòu)則檢索是否有相近的散熱器結(jié)構(gòu)；(e)若有相近的散熱器結(jié)構(gòu)則在此散熱器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上分析散熱性能，研究如何調(diào)整散熱器結(jié)構(gòu)以滿足散熱器散熱要求，并確定試驗方案進行風洞試驗；(f)若無相近的散熱器結(jié)構(gòu)則根據(jù)傳熱學理論基礎(chǔ)分析散熱器結(jié)構(gòu)特點，研究如何設(shè)置散熱器結(jié)構(gòu)以滿足散熱器散熱要求，并確定試驗方案進行風洞試驗；(g)根據(jù)風洞試驗結(jié)果進行試驗分析，研究散熱器結(jié)構(gòu)對散熱性能的作用和影響，根據(jù)研究結(jié)果調(diào)整散熱器結(jié)構(gòu)和試驗方案，并進行多次風洞試驗以及試驗分析，最終確定滿足散熱器散熱要求的最佳散熱器結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用散熱器結(jié)構(gòu)及散熱性能分析的系統(tǒng)及方法，包括風洞試驗子系統(tǒng)、試驗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、企業(yè)網(wǎng)站、客戶端。本發(fā)明可以分析車用散熱器結(jié)構(gòu)，進行散熱性能分析，降低研發(fā)成本，提高試驗設(shè)計與分析的準確性和科學性，縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量。
文檔編號G06F17/50GK102288379SQ201110138649
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者馮振山, 劉磁寧, 呂杰, 楊學鋒, 武斌, 沈鍵, 王慶華, 韓慶民 申請人:濟南大學