カーボンファイバー複合耐圧熱交換構造プレスカード冷却システムのモデリングと性能解析

Fan Wenhao ,  

Qian Kun ,  

Lin Shangchao ,  

摘要

新型固体プレスカード冷却システムの耐圧性能と高効率な熱交換を両立させることが難しい課題に対し、本稿ではカーボンファイバーで被覆されたフィン複合耐圧フィン熱交換管構造を提案し、対応するプレスカード冷却システムのシミュレーションモデルを構築した。研究では高熱伝導性のプレスカード複合共晶材料NPG0.75-TMP0.25-20%EGを選定し、多物理場有限要素法に基づくプレスカード冷却シミュレーションモデルを構築、計算微小要素のプレスカード相変態状態を判別して断熱温度変化を解いた。従来のアルミニウム合金熱交換管と比較して、本複合材料フィン熱交換管は質量と耐圧構造の蓄熱量を95%低減し、伝熱面積を2.5倍に拡大し、熱抵抗を52%低減した。耐圧要求を満たしつつ伝熱効率を大幅に向上させ、耐圧構造の蓄熱量が温度変化に与える悪影響を軽減し、システムの定常状態到達を加速する。また、循環周期、熱交換流体流速および作動温度域がシステムの冷却性能係数(COP)に与える影響をさらに探究し、最適運転条件を循環周期10秒、流体流速0.5m/sと特定した。本研究は固体プレスカード冷却システムの熱交換構造における総合的な力学・熱性能向上および運転最適化の理論的指針を提供する。

关键词

プレスカード冷却;多物理場シミュレーション;カーボンファイバー強化;共晶複合材料

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