传热系数计算方法简介-先进汽车缓速器理论与试验

从上面的分析可以看出，温度场分析的关键是求出冷却液与冷却液管道壁面之间的平均传热系数h_c。表面传热系数的大小与对流传热过程中的许多因素有关，它不仅取决于冷却液的物性（导热系数λ、动力粘度η、密度ρ、比热容c_p等）以及定子表面的形状、大小和布置方式，而且还与流速有密切关系。

永磁缓速器热源Q的面积为根据永久磁铁的尺寸而建立的涡流等效趋肤深度的区域，该区域是模型的内热源。根据电磁场分析的相关数据，计算得到制动功率，则热源的边界条件热流密度q为

式中，P是缓速器制动功率；T是缓速器制动力矩；ω是旋转轴角速度；V是涡流等效趋肤深度的体积；R₄是定子内半径；Δ是涡流等效趋肤深度，其计算公式为

式中，μ是涡流盘磁导率；σ是涡流盘电导率。

由于缓速器的绝大部分热量由空气或冷却液的强制对流带走，因此可以忽略空气自然对流、辐射等边界条件。根据能量守恒定律，缓速器的制动功率与散热功率相等，则热流密度与进、出口冷却液温度差之间的关系为

式中，c是冷却液比热容；Δt是进液口和出液口冷却液的平均温度差；t_i是入液口平均冷却液温度；t_o是出液口平均冷却液温度；是冷却液的质量流率，其计算公式为

式中，A是冷却液管道横截面积；u是冷却液流速。

根据式（4-57）～式（4-60），可求得出液口冷却液温度T_o，则冷却液的定性温度T_f=（T_i+T_o）/2。根据定性温度，查阅相关手册可得冷却液在定性温度下的物理性质。冷却液管道的形状是非圆形截面槽道，需采用当量直径作为特征尺度，当量直径的计算公式为(www.xing528.com)

式中，U是润湿周长，即冷却液管道与冷却液接触面的长度。

那么冷却液的雷诺数为

式中，υ_f是定性温度时的运动粘度。

由于汽车冷却液的流量比较大，一般计算得到冷却液的流态是旺盛湍流，选用下式计算努塞尔数

Nu=0.023Re^0.8Prⁿ （4-64）

式中，Pr是普朗特数。

加热流体时n=4，则定子冷却液槽内的平均表面传热系数为