加固结构对自然对流的影响探讨

除了翅片节距对自然对流产生影响，在本章所讨论的结构系统中，采用了上下两块夹板固定翅片组，以避免翅片组在高空受气流和重力影响发生震动。在设计盖板宽度时，需考虑两个因素：机械结构强度和自然对流换热的强度［1］。采用icepak建立数学模型，在y方向上，翅片的顶部和底部各设置一挡板，挡板外边界条件为绝热。通过改变该挡板的宽度，可以模拟出散热器中添加夹板对自然对流的影响。如图11-6，可以看出添加40 mm宽度的夹板之后，翅片间的空气流动受到很大影响，主要表现在夹板覆盖区域对应的空气流动被一定程度削弱，从而恶化了空气的自然对流传热；当夹板宽度80 mm时，此时虽然整个散热器的结构强度得到了保证，但是空气流动被极大削弱。一般而言，空气的自然对流被削弱的情况可以采用平均自然对流换热系数进行表征。这里，考虑结构夹板宽度分别为0、40、80 mm。此时，分别计算可获得翅片表面的平均自然对流换热系数为4.87、4.49、3.68 W／（m2·℃）。因此，选用40 mm宽度的夹板较为合理，为进一步保证一定的结构强度，选定了厚度为15 mm。值得注意的是，自然对流不仅仅受到夹板宽度的影响，同时也受夹板位置的影响。本章中，夹板中心线设置在y=-0.02 m处，此时夹板对三根管路上方的自然对流影响较小。

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图11-6　结构加固夹板对翅片间自然对流流动的影响