专利名称：一种车用散热器结构及散热性能分析的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种车用散热器技术领域，具体地讲，涉及一种车用散热器结构及散热性能分析的系统及方法。
背景技术：
汽车散热器是发动机冷却系统中的重要部件，其功能是将发动机缸体内的部分热量通过冷却系统中的冷却液和风扇传给大气。针对汽车不同型号，散热器产品的规格也各不相同。汽车散热器的冷却效果主要取决于其使用条件和系统各部件的设计及合理匹配， 各部件匹配的合理性对散热器的使用性能有很大的影响。汽车散热器的目的是使汽车在所有变化的行驶条件下，都能对发动机起着相适应的作用，也就是保持发动机合适的工作温度。因此，作为设计散热器的必要条件是要求能够适应行驶条件的变化，匹配发动机散热量的变化。散热器要带走发动机的热量主要通过空气在翅片管外面掠过，水在管内流动，空气和水之间的热量交换通过管壁和翅片表面进行。 空气和水的流动为非接触交叉流。为了匹配不同汽车发动机，首先需要掌握对应散热器的散热量，对散热器的传热性能进行研究和评价。在此基础上，研究散热器设计参数对传热性能的影响，研究不同汽车发动机的基本参数(如发动机缸数，气缸的排列形式，气门，排量， 最高输出功率，最大扭矩等)，并结合散热器的安装尺寸，确定散热器设计参数如(散热器外形尺寸宽χ高χ厚、焊管排数、管间距、翅片波高、波距、厚度及水管截面尺寸等)。在散热器产品设计中，设计参数多，工作量大，涉及到的学科非常繁杂，其中包括热力学、流体力学及机械学等多方面因素。由于现代产品更新换代的要求越来越高，与之相适应，要求设计人员的专业技术水平较高，设计周期短。因此，一种快速、有效的车用散热器结构和散热性能分析的开发系统和方法，可以提高设计精度、缩短设计周期、提高设计质量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种车用散热器结构及散热性能分析的系统及方法，分析了车用散热器结构，进行散热性能分析，降低研发成本，提高试验设计与分析的准确性和科学性。本发明采用如下技术手段实现发明目的
一种车用散热器结构及散热性能分析的系统，其特征在于，包括 风洞试验子系统用于进行风洞试验，测定不同散热器在风速和水流量变化时的散热量大小，分析散热器设计参数对散热器传热性能的影响，并分析散热量与散热器设计参数的匹配关系；
试验数据采集子系统用于收集风洞试验结果信息，包括散热量； Web服务器用于接收试验数据采集子系统传输的风洞试验信息，接收用户输入的风洞试验和散热器结构信息查询、散热性能分析，调用相应软件功能模块，查询、分析风洞试验和散热器结构信息，并根据风洞试验和散热器结构信息分析结果研究散热器结构及其散热性能；
数据库通过数据库连接于Web服务器，存储各种风洞试验信息以及散热器结构及散热性能信息，包括进水温度、出水温度、水温差、水流量、散热量、进风温度、出风温度、风温差、空气重度、风速、重量风速、风量、吸热量、液气总温差、热平衡误差、液气平均温差、散热系数、标准散热量、水阻、风阻、芯体高度、芯体厚度、芯体长度、管数、管截面长、管截面宽、 翅片波高、翅片波距、翅片厚度等；
企业网站，为用户查询、分析风洞试验信息和散热器结构及散热性能； 客户端一组客户机，每一客户机提供一交互式用户界面，便于用户登录系统，输入风洞试验、散热器结构等信息的查询、散热性能分析，并显示查询、分析结果。作为对本技术方案的进一步限定，所述Web服务器包括 信息查询模块，用于检索与相应发动机匹配的散热器；
散热器结构设计模块，用于设计新型散热器的结构； 发动机参数模块，用于分析、设置发动机参数； 试验参数模块，用于分析、设置试验参数； 试验记录模块，用于采集、分析试验记录；
散热量对比分析模块，用于研究不同散热器在风速和水流量变化时的散热量的大小， 对比分析不同散热器结构的散热性能，给出满足要求的最佳散热器结构。本发明还公开了一种车用散热器结构及散热性能分析的方法，其特征在于，包括以下步骤
(a)接收发动机要求；
(b)根据发动机要求确定散热器散热要求；
(c)根据散热器散热要求检索数据库，研究是否有适用的散热器结构；
(d)若有适用的散热器结构则得到最佳散热器结构，若无适用的散热器结构则检索是否有相近的散热器结构；
(e)若有相近的散热器结构则在此散热器结构基础上分析散热性能，研究如何调整散热器结构以满足散热器散热要求，并确定试验方案进行风洞试验；
(f)若无相近的散热器结构则根据理论方法分析散热器结构特点，研究如何设置散热器结构以满足散热器散热要求，并确定试验方案进行风洞试验；
(g)根据风洞试验结果进行试验分析，研究散热器结构对散热性能的作用和影响，根据研究结果调整散热器结构和试验方案，并进行多次风洞试验以及试验分析，最终确定满足散热器散热要求的最佳散热器结构。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明可以分析车用散热器结构， 进行散热性能分析，降低研发成本，提高试验设计与分析的准确性和科学性，缩短了设计周期，提高了设计质量。下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细说明。如
图1所示，是本发明用于车用散热器结构及散热性能分析的开发系统及方法的硬件架构图。该系统包括一风洞试验子系统10，一试验数据采集子系统11，一 Web服务器 12，一数据库14，一企业网站15，一系列客户机17。其中每一客户机17提供一交互式用户界面，便于用户登录企业网站15，输入风洞试验信息和散热器结构及散热性能的查询、分析条件，并显示查询、分析结果。企业网站15与Web服务器12相连，为用户查询、分析风洞试验信息和散热器结构及散热性能提供一作业平台。Web服务器12包含有一系列软件功能模块，用户接收用户输入的风洞试验信息和散热器结构及散热性能查询、调用相应软件功能模块，查询、分析风洞试验信息和散热器结构及散热性能，并根据分析结果设置、调整风洞试验方案，监控、测量风洞试验结果，分析、调整、确定散热器结构和散热性能。数据库14用于存储风洞试验数据信息、散热器结构和散热性能信息以及对风洞试验信息和散热器结构及散热性能的查询、分析条件与结果。所述的客户机17通过一网络与企业网站15相连。网络可以是企业内部网 antranet)，也可以是国际互联网(Internet)或其他类型的通讯网络。Web服务器12连接数据库14。数据库连接方式可以采用已知数据库连接方式，如开放式数据库连接(Open Database Connectivity, ODBC), 5 Java3 (Java Database Connectivity, JDBC )等。如图2所示，是本发明用于车用散热器结构及散热性能分析的开发系统及方法的风洞试验系统架构图。该风洞试验子系统10包括有一主加热箱1001，一辅助加热箱1002， 一出水温度测试仪1003，一风机1004，一电动执行器1005，一循环水泵1006，一流量计 1007，一试件1008，一进水温度测试仪1009，一风速测试仪1010。如图3所示，是本发明用于车用散热器结构及散热性能分析的开发系统及方法的 Web服务器的软件功能模块图。该Web服务器12包括一发动机参数模块1201，试验参数模块1202，试验记录模块1203，散热量对比分析模块1204，散热器结构设计模块1205、信息查询模块1206。所述的发动机参数模块1201用于接收客户机17输入的发动机参数相关信息，并对上述信息提供新增、删除、查询等维护功能。试验参数模块1202用于接收客户机17输入的试验参数相关信息，并对上述信息提供新增、删除、查询等维护功能。并通过试验数据采集子系统11向风洞试验子系统10传输试验参数相关信息。试验记录模块1203用于接收试验数据采集子系统11传输和客户机17输入的风洞试验相关信息，并对上述信息提供新增、删除、查询等维护功能。
散热量对比分析模块1204用于接收客户机17输入的散热量相关信息，并对上述信息提供新增、删除、查询等维护功能，同时对上述信息提供散热器结构、正面面积、散热面积、 发动机参数等的对比分析功能。散热器结构设计模块1205用于接收客户机17输入的散热器结构参数相关信息， 并对上述信息提供新增、删除、查询等维护功能。并通过试验数据采集子系统11向风洞试验子系统10传输试验参数相关信息。信息查询模块1206用于检索与相应发动机匹配的散热器。如图4所示，是本发明用于车用散热器结构及散热性能分析的开发系统及方法的主要作业流程图。首先，发动机参数模块1201接收用户通过登录企业网站15所输入的发动机参数要求(步骤S201)，根据发动机要求确定散热器散热要求(步骤S202)，通过查询数据库14中的散热器散热数据，判断数据库14中是否有适用的散热器结构(步骤S203)。
如果有适用的散热器结构，则得到最佳散热器结构(步骤S210)。若没有适用的散热器结构，则查询数据库14中的散热器散热数据，判断数据库14中是否有相近的散热器结构(步骤S204)。如果有相近的散热器结构，则在此散热器结构基础上分析散热性能，根据散热器散热要求调整散热器结构(S205)，并确定风洞试验方案(S207)。如果没有相近的散热器结构，则根据理论方法分析散热器结构特点，根据散热器散热要求设置散热器结构(S206)，并确定风洞试验方案，试验参数模块1202接收用户通过登录企业网站15所输入的风洞试验方案(S207)。Web服务器通过试验数据采集系统11向风洞试验子系统10传输风洞试验方案，进行风洞试验，通过试验数据采集子系统11采集风洞试验数据，试验记录模块1203接收试验采集子系统11传输的风洞试验数据(S208)。散热量对比分析模块1204分别从散热器结构、正面面积、散热面积、发动机参数等方面分析风洞试验结果是否满足散热器散热要求(S209 )。如果风洞试验结果能够满足散热器散热要求，则得到最佳散热器结构(S210)。如果风洞试验结果不能够满足散热器散热要求，则重新调整、确定风洞试验方案，试验参数模块1202接收用户通过登录企业网站15所输入的风洞试验方案(S207)。
权利要求
1.一种车用散热器结构及散热性能分析的系统，其特征在于，包括风洞试验子系统用于进行风洞试验，测定不同散热器在风速和水流量变化时的散热量大小，分析散热器设计参数对散热器传热性能的影响，并分析散热量与散热器设计参数的匹配关系；试验数据采集子系统用于收集风洞试验结果信息，包括散热量； Web服务器用于接收试验数据采集子系统传输的风洞试验信息，接收用户输入的风洞试验数据和散热器结构信息查询、散热性能分析，调用相应查询软件功能模块，查询、分析风洞试验和散热器结构之间的匹配信息，并根据风洞试验数据和散热器结构信息分析结果，研究散热器结构及其散热性能；数据库通过数据库连接于Web服务器，存储各种风洞试验信息以及散热器结构及散热性能信息，包括进水温度、出水温度、水温差、水流量、散热量、进风温度、出风温度、风温差、空气重度、风速、重量风速、风量、吸热量、液气总温差、热平衡误差、液气平均温差、散热系数、标准散热量、水阻、风阻、芯体高度、芯体厚度、芯体长度、管数、管截面长、管截面宽、 翅片波高、翅片波距、翅片厚度等；企业网站，为用户查询、分析风洞试验信息和散热器结构及散热性能； 客户端一组客户机，每一客户机提供一交互式用户界面，便于用户登录系统，输入风洞试验、散热器结构等信息的查询、分析条件，并显示查询、分析结果。
2.根据权利要求1所述车用散热器结构及散热性能分析的系统，其特征在于，所述Web 服务器包括信息查询模块，用于检索与相应发动机匹配的散热器； 散热器结构设计模块，用于设计新型散热器的结构； 发动机参数模块，用于分析、设置发动机参数； 试验参数模块，用于分析、设置试验参数； 试验记录模块，用于采集、分析试验记录；散热量对比分析模块，用于研究不同散热器在风速和水流量变化时的散热量的大小， 对比分析不同散热器结构的散热性能，给出满足要求的最佳散热器结构。
3.一种车用散热器结构及散热性能分析的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)接收发动机要求；(b)根据发动机要求确定散热器散热要求；(c)根据散热器散热要求检索数据库，研究是否有适用的散热器结构；(d)若有适用的散热器结构则得到最佳散热器结构，若无适用的散热器结构则检索是否有相近的散热器结构；(e)若有相近的散热器结构则在此散热器结构基础上分析散热性能，研究如何调整散热器结构以满足散热器散热要求，并确定试验方案进行风洞试验；(f)若无相近的散热器结构则根据传热学理论基础分析散热器结构特点，研究如何设置散热器结构以满足散热器散热要求，并确定试验方案进行风洞试验；(g)根据风洞试验结果进行试验分析，研究散热器结构对散热性能的作用和影响，根据研究结果调整散热器结构和试验方案，并进行多次风洞试验以及试验分析，最终确定满足散热器散热要求的最佳散热器结构。
全文摘要
本发明公开了一种车用散热器结构及散热性能分析的系统及方法，包括风洞试验子系统、试验数据采集子系统、Web服务器、数据库、企业网站、客户端。本发明可以分析车用散热器结构，进行散热性能分析，降低研发成本，提高试验设计与分析的准确性和科学性，缩短了设计周期，提高了设计质量。
文档编号G06F17/50GK102288379SQ201110138649
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者冯振山, 刘磁宁, 吕杰, 杨学锋, 武斌, 沈键, 王庆华, 韩庆民 申请人:济南大学