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温度场分析

    下表为各方案的温度及热流量统计表格，可以看出当入口温度都为23℃时，方案二的出口温度（74℃）高于方案一（72℃），远高于原始方案（4℃8）。其中原始方案的温升为25℃，方案一的温升为46℃，方案二的温升为56℃。虽然方案二比方案一的出口温升高15.2%，方案二的加热器的总换热量高于方案一14.3%，即方案二的热能利用率高于方案一。

表7-4 各方案温度及热流量统计

     从上表可以看出，优化方案一和优化方案二的换热性能力都高于原始方案，其中方案二的流体出口和入口的热量差值 (w)是方案一的1.28倍。原因在于，对于方案一来说，从离心风机出来的气流又两个方向可以流动，流向换热区域或流向相反区域（如图7-2所示），流向反方向的气流没有挡风罩的约束，从挡风罩外侧流向出口，导致流向换热区域的流量只占总流量的一半，且此时出口的温度并不均匀（如图7-3、7-4）。

图7-2 方案一 风机流出气流方向示意

图7-3 方案一出口面温度分布

- 结论

      经过对比分析可以得出如下结论：根据数值模拟的结果，添加了阻力的的散热片区域的流量很小，大部分气流从散热片区域外流过，会导致散热效果不好。

添加挡风罩后，气流被强制通过散热片区域，增大与加热器加热面的接触面积和接触风量，可以有效的提高加热器的热能利用效率，采用方案二中的挡风罩后，出口的温升较原方案提高一倍至53℃，且出口风温分布也比较均匀。

薛一戈

     安世亚太流体工程师，伊利诺伊理工机械与航空航天工程专业，硕士学位，超过2年的汽车行业CAD设计与CAE仿真，擅长湍流、边界层、多相流、颗粒物等多个领域的仿真与分析，目前主要参与增材设备的流体仿真分析项目，积累大量3D打印设备流体优化经验。