龚太平

本文阐述了电动汽车直流转换器和电池充电器CFD仿真分析的模型，结合SolidWorks Flow Simulation软件的计算流体力学仿真技术，讨论了U型流道结构参数对压力损失的影响，为产品的流道设计提供了可靠的技术参考。

随着电动汽车和混合动力汽车的发展，部分电动汽车直流转换器和电池充电器已经安装在整车上了，且极大部分是在前舱。由于整车前舱的环境恶劣，以及体积和重量的限制，采用风冷不能解决散热问题，催生了液体冷却技术的应用。电动汽车直流转换器和电池充电器的液体冷却回路如图 1所示。

由图 1可见，电动汽车上的设备使用液体冷却，不需要额外的水箱、泵和冷却器，产品的成本和体积更小，散热性能更好，产品更有竞争力。

一、SolidWorks Flow Simulation 3D模型及仿真结果

电动汽车直流转换器和电池充电器的功率不是特别大，采用液体冷却时，U型流道就可以有效的解决产品的散热问题。我们使用 SolidWorks对结构进行了 3D建模，并在此基础上使用 SolidWorks Flow simulation对 U型流道压力损失进行了仿真分析。

U型流道水压损失几大因素从图 2可知：U型流道的折弯半径（ R）；U型流道的间距（ W）；U型流道的长度（ L）；U型流道的直径（ Φ）和 U型流的流速。因此，U型流道的优化主要从这些因素入手，利用仿真软件可以方便、快捷、准确的实现 U型流道的优化设计。

1.U型流道的折弯半径（ R）对流道压力损失的仿真结果

经过一系列的仿真运算，其结果如表 1所示。

仿真结果表明：同样的条件下，流道中的直角压力损失比圆角压力损失要大。当流道中的拐角处越多，直角的压力损失越大。在条件允许的情况下，圆角尽可能地大，液体的压力损失会减少。

2. U型流道的间距（ W）对流道压力损失的影响

经过一系列的仿真运算，U型流道的间距（ W）对流道压力损失的仿真结果如表 2所示。

仿真结果表明：同样的条件下，流道的宽度对 U型流道液压损失的影响可以忽略不记。

3. U型流道的长度（ L）对流道压力损失的影响

经过一系列的仿真运算，U型流道的长度（ L）对流道压力损失的仿真结果如表 3所示。

仿真结果表明：同样的条件下，流道的长度越长，液体的压力损失越大。

4. U型流道的直径（ Φ）对流道压力损失的影响

经过一系列的仿真运算，U型流道的直径（ Φ）对流道压力损失的仿真结果如表 4所示。

仿真结果表明：同样的条件下，流道的直径越大，液体的压力损失越少。

二、结语

以上 CFD仿真分析结果表明：同样的条件下，流道中的直角压力损失比圆角压力损失要大 ；同样的条件下，流道的长度越长，液体的压力损失越大 ；同样的条件下，流道的直径越小，水的压力损失越大。

根据伯努利方程，对于水平流道上的任意一点 ：

P+ 21 ρv2=常量

当液体的压强增大时，液体的流速会减少。在 U型流道中，大量的热是通过液体带走的，当流速下降时，U型流道的散热性能会相应的下降。在实际的产品应用中，要充分考虑各种条件，对产品的热设计进行优化，以达到最好的效果。endprint