Luận văn Tối ưu hóa quá trình giải nhiệt áo nước xylanh của xe tay ga bằng phương pháp mô phỏng số học và thực nghiệm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tối ưu hóa quá trình giải nhiệt áo nước xylanh của xe tay ga bằng phương pháp mô phỏng số học và thực nghiệm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH TẤN ĐẠT TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH GIẢI NHIỆT ÁO NƯỚC XYLANH CỦA XE TAY GA BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ HỌC VÀ THỰC NGHIỆM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S K C0 0 4 3 7 9 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
2. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Huỳnh Tấn Đạt Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1978 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Tổ 7, Ấp Thiên Bình, Đồng Nai Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Đại học chính quy Thời gian đào tạo từ 2004 đến 2008 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Cơ khí động lực III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 9/7/2010 đến Trường Cao đẳng Nghề số 8 Giáo viên nay 1/10/2009 Công ty TNHH INTERFOOD Nhân viên kỹ thuật đến 4/2010 20 /3 /2008 đến Công ty TNHH VPS Nhân viên kỹ thuật 1/10/2009 i
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 04 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii
4. CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới PGS. TS Đặng Thành Trung, người đã tận tình hướng dẫn sâu sắc về mặt khoa học và quan tâm, động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn: “Tối ưu hóa quá trình giải nhiệt từ thành xylanh ra áo nước trên xe tay ga bằng phương pháp mô phỏng số học và thực nghiệm” để tôi hoàn thành đề tài. Xin chân thành cám ơn tất cả quý thầy cô khoa Cơ khí Động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, các anh chị học viên khóa trước, các bạn học viên cùng khóa đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đề tài. Do trình độ và thời gian có hạn nên chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của tất cả quý thầy cô, anh chị và các bạn. Xin chân thành cám ơn! TP. HCM, ngày 01 tháng 04 năm 2014 Huỳnh Tấn Đạt iii
5. TÓM TẮT Nghiên cứu này được thực hiện bằng cả hai phương pháp thực nghiệm và mô phỏng số cho cả hai áo nước xylanh có và không xẻ rãnh để so sánh, đánh giá đặc tính truyền nhiệt của chúng trong điều kiện thay đổi về lưu lượng và nhiệt độ. Lưu chất làm việc là nước. Người nghiên cứu đã thiết kế chế tạo thành công áo nước xylanh có xẻ rãnh bên trong. Trong nghiên cứu này, lòng xylanh được gia nhiệt bên trong ở cùng một nhiệt độ từ 500 oC đến 650 oC, nhiệt độ nước vào 30 oC, lưu lượng nước 1000 ml/phút. Khi nhiệt độ nòng xylanh tăng từ 500 0C đến 650 0C, nhiệt độ phía ngoài áo nước xylanh tăng từ 80 đến 92 0C và nhiệt độ nước ra tăng từ 52 đến 64 0C. Với kết quả thu được theo phương pháp thực nghiệm, nhiệt độ phía ngoài áo nước không xẻ rãnh cao hơn 4 oC và nhiệt độ nước ra thấp hơn 4 oC so với áo nước xẻ rãnh. Với kết quả thu được theo phương pháp mô phỏng số, nhiệt độ phía ngoài áo nước cao hơn 5 oC và nhiệt độ nước ra thấp hơn 2 oC so với áo nước xẻ rãnh. Hai phương pháp nghiên cứu đều cho ra kết luận áo nước có xẻ rãnh có quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn so với áo nước không xẻ rãnh. Kết quả thu được từ hai nghiên cứu này đồng thuận với nhau, tương ứng với sai số cực đại nhỏ hơn 8 %. iv
6. ABSTRACT The study has been carried out by both experimental and numerical simulation methods for both the cylinder water jacket with groove cutting and without groove cutting to compare and evaluate their heat transfer phenomena under changing flow rate and temperature conditions. Water is the working fluid. The research has successfully designed and manufactured the cylinder water jacket with groove cutting. In this study, with the inlet water temperature of 30 oC and flow rate of 1000 ml/min, when the cylinder inside temperature was varying from 500 to 650 0C, the outside surface temperature of jacket increased from 80 to 92 0C and the outlet water temperature increased from 52 to 64 0C. With the results obtained by the experimental method, the outside surface temperature of the jacket without groove cutting is higher than 4 oC and the outlet water temperature is lower than 4 °C compare with the water jacket with groove cutting. With the results obtained by the numerical simulation method, the outside surface temperature of the jacket without groove cutting is higher than 5 oC and the outlet water temperature is lower than 2 °C compare with the water jacket with grove cutting. By two methods, the results shown that the heat transfer obtained from the jactket with groove cutting is higher than that obtained from the jacket without groove cutting. The results obtained from numerical analyses were in good agreement with those obtained from experiments, with maximum discrepancies estimated to be less than 8 %. v
7. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Abstract v Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ix Danh mục các hình x Danh mục các bảng xiii Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Tổng quan kết quả nghiên cứu liên quan 2 1.3 Mục đích của đề tài 9 1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài 9 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 9 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Lý thuyết truyền nhiệt 10 2.2 Làm lạnh - gia nhiệt đối lƣu và hệ số truyền nhiệt 12 2.3 Đối lƣu tự nhiên – hệ số Grashof 15 2.4 Hệ số Nusselt 16 2.5 Dòng chảy lƣu chất 16 2.6 Navier-Stokes chịu nén yếu 23 2.7 Giới thiệu phần mềm COMSOL 24 vi
8. Chƣơng 3. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG SỐ 26 3.1 Mô hình thực nghiệm 26 3.1.1 Lắp đặt hệ thống thí nghiệm 26 3.1. 2 Mẫu áo nước xylanh không xẻ rãnh 27 3.1. 3 Thiết kế áo nước xylanh có xẻ rãnh 28 3.1.4 Dụng cụ đo 30 3.2 Mô phỏng số 31 3.2.1 Thiết lập miền con 31 3.2.2 Điều kiện biên 32 Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Kết quả hình ảnh mô phỏng của áo nƣớc xẻ rãnh và không xẻ rãnh với lƣu lƣợng nƣớc 1000 ml/phút và nhiệt độ thay đổi. 34 0 4.1.1 Ở nhiệt độ 500 C 34 4.1.1.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh. 34 4.1.1.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 36 0 4.1.2 Ở nhiệt độ 550 C 37 4.1.2.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh 37 4.1.2.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 38 0 4.1.3 Ở nhiệt độ 600 C 39 4.1.3.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh 39 4.1.3.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 40 0 4.1.4 Ở nhiệt độ 650 C 41 4.1.4.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh 41 4.1.4.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 42 4.2 Kết quả hình ảnh mô phỏng của áo nƣớc xẻ rãnh và không xẻ rãnh với lƣu lƣợng nƣớc 500 ml/phút và nhiệt độ thay đổi. 44 0 4.2.1 Ở nhiệt độ 500 C 44 4.2.1.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh 44 vii
9. 4.2.1.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra 45 0 4.2.2 Ở nhiệt độ 550 C 46 4.2.2.1 Hình ảnh nhiệt độ phân bố trên bề mặt phía ngoài áo nước xylanh 46 4.2.2.2 Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra 47 4.3 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng của áo nƣớc xylanh ở lƣu lƣợng 1000 ml/phút 49 4.3.1 Nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh 49 4.3.2 Sự phân bố nhiệt độ bề mặt phía bên ngoài của áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh 50 4.4 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng của áo nƣớc xylanh ở lƣu lƣợng 500 ml/phút. 51 4.4.1 Nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xylanh 51 4.4.2 Sự phân bố nhiệt độ bề mặt phía bên ngoài của áo nước xylanh 52 4.5 Sự truyền nhiệt qua vách thành xylanh 53 4.5.1 Áo nước xylanh xẻ rãnh ở lưu lượng 500 ml/phút 53 4.5.2 Áo nước xylanh không xẻ rãnh ở lưu lượng 1000 ml/phút 54 4.6 Nhiệt độ vách thành xylanh ảnh hƣởng đến nhiệt độ đầu ra của nƣớc 55 4.6.1 Trường hợp 1000 ml/phút 55 4.3.2 Trường hợp 500 ml/phút 56 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 5.1 Kết luận 57 5.2 Kiến nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 viii
10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2 Ac : diện tích mặt cắt, m BTĐN : bộ trao đổi nhiệt Dh : đường kính quy ước, m F : hệ số ma sát Fanning H : hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2K k : hệ số truyền nhiệt tổng, W/m2K L : chiều dài kênh mini, m m : lưu lượng khối lượng, kg/s NTU : chỉ số truyền nhiệt đơn vị (Number of Transfer Unit) Nu : chỉ số Nusselt p : áp suất, Pa P : đường kính ướt, m Q : lượng nhiệt truyền qua thiết bị, W q : mật độ dòng nhiệt, W/m2 Re : chỉ số Reynolds T : nhiệt độ, K  : độ nhớt động lực học, Ns/m2 : khối lượng riêng, kg/m3  : hệ số dẫn nhiệt, W/m K  : vận tốc, m/s  : hiệu suất  : chỉ số hoàn thiện, W/kPa T : nhiệt độ chênh lệch, K p : tổn thất áp suất, Pa ix
11. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Sự phân bố năng lượng trong xe 2 Hình 1.2: Áo nước động cơ 6 xilanh thẳng hàng model 2. 3 Hình 1.3: Mẫu thiết kế hình học áo nước đầu xylanh 4 Hình 1.4: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh 5 Hình 1.5: Hình vành khuyên gắn trên một xilanh 6 Hình 1.6: Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe 6 Hình 1.7: Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt 7 Hình 2.1: Tám loại làm mát đối lưu 13 Hình 2.2: Một mô phỏng số học về đặc tính truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt kênh micro sử dụng phần mềm COMSOL 25 Hình 3.1: Hệ thống thí nghiệm 26 Hình 3.2: Mô hình thực nghiệm 27 Hình 3.3: Mẫu áo nước xylanh 27 Hình 3.4: Mẫu thí nghiệm 28 Hình 3.5: Mặt bích và đệm chống vênh 28 Hình 3.6: Bulong-đai ốc và dụng cụ làm kín 29 Hình 3.7: Hình ảnh sau khi lắp và cổ pô 29 Hình 3.8: Thiết bị đo bề mặt bằng tia laser và bộ đo nhiệt độ 30 Hình 3.9: Nhiệt kế thủy ngân và Nhiệt kế điện tử + đầu đo nhiệt độ 30 Hình 4.1: Hình ảnh nhiệt độ phía ngoài của áo nước xẻ rãnh, không xẻ rãnh 35 ở nhiệt độ 500 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 35 Hình 4.2: Hình ảnh nhiệt độ đầu ra áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 36 ở nhiệt độ 500 0C và lưu lượng nước 1000 ml/phút. 36 Hình 4.3: Hình ảnh nhiệt độ phân bố phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 550 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 37 x
12. Hình 4.4: Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước ra xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 550 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 38 Hình 4.5: Hình ảnh nhiệt độ phân bố phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 600 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 39 Hình 4.6: Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước ra xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 600 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 40 Hình 4.7: Hình ảnh nhiệt độ phân bố phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 650 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 41 Hình 4.8: Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước ra xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 650 0C và lưu lượng nước 1000ml/phút. 42 Hình 4.9: Thể hiện kết quả mô phỏng nhiệt độ trong lòng xylanh, bề mặt ngoài vách thành xylanh và nhiệt độ nước đầu ra ở lưu lượng 1000 ml/phút 43 Hình 4.10: Hình ảnh nhiệt độ phân bố phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 500 0C và lưu lượng nước 500ml/phút. 44 Hình 4.11: Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước ra xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 500 0C và lưu lượng nước 500ml/phút. 45 Hình 4.12: Hình ảnh nhiệt độ phân bố phía ngoài áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 550 0C và lưu lượng nước 500ml/phút. 46 Hình 4.13: Hình ảnh nhiệt độ nước đầu ra của áo nước ra xẻ rãnh và không xẻ rãnh ở nhiệt độ 550 0C và lưu lượng nước 500ml/phút. 47 Hình 4.14: Thể hiện kết quả mô phỏng nhiệt độ trong lòng xylanh, bề mặt ngoài vách thành xylanh và nhiệt độ nước đầu ra ở lưu lượng 500 ml/phút 48 Hình 4.15: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng ở nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh 49 Hình 4.16: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng sự phân bố nhiệt độ bề mặt phía bên ngoài của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 50 Hình 4.17: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng ở nhiệt độ nước đầu ra của áo nước xylanh xẻ rãnh và không xẻ rãnh 51 xi
13. Hình 4.18: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng sự phân bố nhiệt độ bề mặt phía bên ngoài của áo nước xẻ rãnh và không xẻ rãnh 52 Hình 4.19: So sánh sự truyền nhiệt qua vách thành xylanh (áo nước xẻ rãnh) 53 ở các điểm nhiệt độ thay đổi và lưu lượng nước 500 ml/phút 53 Hình 4.20: So sánh sự truyền nhiệt qua vách thành xylanh (áo nước xẻ rãnh) 54 ở các điểm nhiệt độ thay đổi và lưu lượng nước 1000 ml/phút 54 Hình 4.21: So sánh nhiệt độ vách trong thành xylanh và nhiệt độ nước đầu ra 55 ở lưu lượng 1000 ml/phút 55 Hình 4.22: So sánh nhiệt độ vách trong thành xylanh và nhiệt độ nước đầu ra 56 ở lưu lượng 500 ml/phút 56 xii
14. DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1. Dụng cụ đo và độ chính xác 31 xiii
15. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây sự phát triển vượt bật của ngành công nghệ ô tô và xe máy đã cho ra đời xe có hộp số tự động, để đáp ứng nhu cầu phát triển của con người ngày càng cao cần tính đến cái đẹp, thời trang, công suất động cơ lớn, tốc độ cao và đi lại dễ dàng không cần sang số thì xe máy có hợp số tự động gọi là xe tay ga như Air Blade, SH, Lead, Nouvo LX ra đời đáp ứng được nhu cầu đó. Để có những ưu điểm đó thì kết cấu hệ thống làm mát trên xe ga cũng có nhiều khác biệt so với xe số là hệ thống làm mát bằng dung dịch, có áo nước bao quanh thành xylanh để làm mát xylanh, toàn bộ thân bao kín, tốc độ lưu thông không khí thấp dù xe chuyển động ở tốc độ cao. Nhưng bên cạnh đó có một số loại xe khi đi vào sử dụng động cơ rất nóng làm cho nhiệt độ động cơ tăng lên, công suất làm việc động cơ giảm, nếu tiếp tục có thể dẫn đến cháy xe hoặc bó kẹt piston vào thành xylanh. Vì lý do đó người thực hiện chọn đề tài “Tối ưu hóa quá trình giải nhiệt từ thành xylanh ra áo nước trên xe tay ga bằng phương pháp mô phỏng số học và thực nghiệm” nhằm mục đích tăng hiệu suất làm mát động cơ, giúp động cơ tăng công suất làm việc, làm việc ổn định, kéo dài tuổi thọ động cơ. . 1
16. 1.2 Tổng quan kết quả nghiên cứu liên quan Xuất phát từ quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhiệt truyền cho các chi tiết máy tiếp xúc với khí cháy (piston, xéc măng, nấm xupap, thành xylanh) chiếm khoảng 25%  35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy trong buồng cháy tỏa ra. Vì vậy các chi tiết thường bị đốt nóng mảnh liệt: nhiệt độ đỉnh piston có thể lên tới 600o C, nhiệt độ nấm xupap có thể lên tới 900oC. Hình 1.1 thể hiện sự phân bố năng lượng trên xe. Trong đó bao gồm 30% là tải nhiệt làm mát, 35% là tải nhiệt theo khí thải và 35% là năng lượng nhiệt có ích [1] Hình 1.1: Sự phân bố năng lượng trong xe [1] 2
17. Khot và Santosh [2] đã sử dụng phần mềm mô phỏng số học CFD để đánh giá và so sánh tính năng của hai áo nước làm mát khác nhau của động cơ Diesel 6 xylanh thẳng hàng. Từ phân tích cho thấy rằng model 2 có vận tốc ở đầu áo nước được cải thiện và tổn thất áp suất giảm đã được trình bày ở hình 1.2. Hình 1.2: Áo nước động cơ 6 xilanh thẳng hàng model 2. 3
18. Qingzhao wang [3] đã trình bày và phân tích sự phân bố áp suất, vận tốc, hệ số truyền nhiệt và nhiệt độ cho áo nước ở đầu xylanh. Kết quả phân tích cho thấy rằng nước làm mát trong đầu xylanh đã thực hiện phân phối lưu lượng dòng chảy tốt và sự phân phối áp suất tương đối chấp nhận được. Sự bố trí của các phần trong đầu xylanh đã cung cấp sự tác động cần thiết để tăng khả năng làm mát trong vùng nguy hiểm, như là xupap thải, kim phun nhiên liệu. Vì vậy các chi tiết nóng sẽ không quá nóng để phá hủy. Mẫu thiết kế hình học áo nước đầu xylanh của nghiên cứu thể hiện ở hình 1.3. Hình 1.3: Mẫu thiết kế hình học áo nước đầu xylanh 4
19. Một phân tích trạng thái truyền nhiệt ổn trên phần đầu xylanh đã được thực hiện bởi Andrew powell [4] tải nhiệt của mặt độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh với phương thức truyền nhiệt đối lưu từ không khí phía trên cánh tản nhiệt đầu xylanh và màng dầu trên các bộ phận trục khuỷu. Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh đã được thể hiện trong hình 1.4. Hình 1.4: Mật độ dòng nhiệt tập trung trên đầu xylanh 5
20. Paul cùng cộng sự [5] đã nghiên cứu việc dùng không khí để giải nhiệt cho xylanh động cơ bằng cách giả định tập hợp các cánh là hình vành khuyên gắn trên một xilanh được thể hiện ở hình 1.5 . . Hình 1.5: Hình vành khuyên gắn trên một xilanh Mô phỏng số đã được thực hiện để xác định các đặc tính truyền nhiệt của các thông số cánh khác nhau như: cánh, độ dày cánh, sự thay đổi vận tốc dòng không khí khi độ dày của cánh tăng lên. Khoảng cách giữa các cánh giảm dần, ảnh hưởng đến quá trình tạo rối giúp tăng sự truyền nhiệt. Số lượng cánh lớn tương ứng độ dày cánh nhỏ để giải nhiệt cho xe phân khối lớn thì dùng khá phổ biến, kết quả làm cho khả năng trao đổi nhiệt cao hơn. Hình 1.6: Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe 6
21. Pulkit cùng cộng sự [6] đã nghiên cứu sự truyền nhiệt bằng phương pháp mô phỏng số CFD. Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vận tốc của xe, hình dạng cánh tản nhiệt và nhiệt độ xung quanh. Ở vận tốc 40km/h, 60km/h và 72km/h hệ số truyền nhiệt đã được tính toán từ giá trị dòng nhiệt 724W, 933.56W và 1123.03W tương ứng được mô phỏng qua hình vẽ 1.6. Masao cùng cộng sự [7] đã nghiên cứu ảnh hưởng của số lượng cánh, khoảng cách cánh và tốc độ gió làm mát bằng không khí cho xylanh động cơ xe máy. Kết quả cho thấy rằng nhiệt tỏa ra từ xylanh không được cải thiện khi thân xylanh có quá nhiều cánh và khoảng cách giữa các cánh quá hẹp tại những tốc độ gió quá thấp, do vậy mà nhiệt độ giữa chúng sẽ tăng lên. Ngoài ra kích thước cánh tối ưu khi xe đứng yên là 20mm và khi xe di chuyển là 8mm được thể hiện như hình 1.7. Hình 1.7: Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt Công cụ CFD cho phép tối ưu hóa hình dạng vỏ bộ tản nhiệt của xe tải TATA Mini đã được thực hiện bởi Chackol cùng cộng sự [8]. Kết quả cho thấy rằng từ việc giải quyết các thiết kế cơ bản đã loại bỏ được vùng tuần hoàn khép kín và tăng lưu lượng gió thông qua cánh tản nhiệt khoảng 34%. 7