车载紧凑式换热器高效轻质的性能优化研究

杨佳琪1，曹元福2，姜涛1，李明佳３ （1.西安交通大学能源与动力工程学院；2.中国北方车辆研究所；3.北京理工大学机械与车辆学院）

摘要：针对当前车载锯齿型板翅式换热器在某新型车辆有限空间内传热与流动阻力性能不足、整机质量大的问题，提出了一种车载锯齿型板翅式换热器的优化方案。首先，对４种具有不同翅片参数的空气－水车载锯齿型板翅式换热器进行了实验测试，探究了已有换热器的传热与流动特性；然后，基于实验数据构建了锯齿型翅片通道的三维数值计算模型，获得了适用结构参数范围更加宽泛且拟合精度良好的换热器流动换热关联式，同时基于换热器几何结构获得了整机质量计算模型；最后，结合非支配排序遗传算法（ＮＳＧＡ Ⅱ）以及传热与流动阻力综合性能评价图，开展了车载锯齿型板翅式换热器关键翅片结构参数的多目标优化研究，给出了综合性能优异的换热器结构参数。结果表明：优化后锯齿型板翅式换热器的阻力系数降低了14.3%，综合性能评价因子增加了10.7%，整机质量减少了18.2%，实现了换热器高效轻质的优化目标。所提车载锯齿型板翅式换热器优化方案，对提升其综合性能与降低制造成本具有参考价值。

关键词：车载紧凑式换热器；锯齿型翅片；综合性能评价图；遗传算法；综合性能优化