随着汽车工业的飞速发展和对冷却系统散热性能要求地不断提高,开发新型传热元件去满足新型汽车的散热需求已迫在眉睫。目前大量的研究都关注在散热器某一方面性能的提升,而对于多方面、多角度去提升散热器性能的研究却很少。装配式散热器由于在加工过程中对环境无污染,相对于焊接式散热器来说,更节能和环保,在某些车型上得以广泛运用,但散热效率低的缺陷限制了其运用范围。因此,加强对装配式散热器换热性能的研究既是对国家节能、减排政策的响应,也是增强企业竞争力、增加企业利润的重要举措。本研究在扁管型装配式散热器的基础上,从影响散热器散热性能的主要因素出发,从不同角度去考虑散热器散热性能的提升,创新性地设计了一种新型收腰管型装配式散热器。该散热器与目前扁管型散热器相比,具有高效、节能、环保的特征,符合目前汽车工业发展趋势,其研究方法和研究成果对今后新型散热器的设计,散热器散热性能的改进,单个散热元件的研发都具有指导意义和参考价值。对于装配式散热器散热性能的提升,本文遵循从散热管到散热片,再到散热管和散热片的胀接的探索路线,对承担散热任务的散热芯体进行研究和创新。散热管方面:创新性地提出了一种收腰结构的新型散热管——收腰管。该散热管同扁管相比,在同等管内流通截面积条件下,当量直径更小,散热面积更大,其内凹的收腰结构对流场有较强地扰动作用。散热片方面:改变了目前合作厂家现有的百叶窗翅片的结构参数,优化了不同试验目标下的百叶窗结构参数的组合,设计了与收腰管相匹配的散热性能较高的百叶窗翅片。散热管和散热片的胀接方面:改变了目前装配式汽车散热器通用的推胀方式,创新地对新型装配式散热器采用拉胀方式进行胀接,提高了胀接质量,减小了散热器的热阻,间接地提升了散热器的散热性能。在整个研究创新过程中,运用理论分析、数值模拟和风洞试验等方法研究了散热管、散热片、散热器整体的流动换热特性,揭示了新型收腰管型装配式散热器强化换热的原因及满足其胀接要求的胀接方式;在多因素条件变化下,采用正交试验法,优化了百叶窗翅片的结构参数组合;根据试验结果,采用二项式线性回归法,拟合了收腰管型散热器精度较高的传热和阻力性能公式,为散热器传热性能的预测提供了依据。主要内容研究如下:对不同收腰程度的收腰管和扁管管内和管外流动换热进行了仿真模拟研究,分析了由于散热管管型的改变对管内和管外温度场、速度场、性能参数、强化传热综合性能评价提升因子等的影响。研究表明,在相同工况下,收腰管管内和管外的对流换热系数及进、出口压降均大于扁管,其管内和管外强化传热综合性能评价提升因子也大于1,证明了收腰结构对强化传热的有效性。在所研究的收腰管中,收腰程度最大的3#收腰管的综合性能最好,说明增大收腰程度有助于提高散热管的散热性能。对除了散热管不同,其它参数基本相同的3#收腰管型散热器样件和扁管型散热器进行数值模拟,分析两种散热器在相同工况下的性能参数,结果发现:3#收腰管型散热器对空气流场的加热作用大于扁管型散热器,其对流换热系数和进出口压降也高于扁管型散热器,同时其综合传热性能也优于扁管型散热器,这与散热管的研究结果相符。对新型收腰管型散热器和扁管型散热器进行风洞试验,通过对两种散热器的试验结果和数值模拟结果的比较,发现试验数据和模拟数据误差较小,趋势一致,结论相同,即收腰管型散热器比厂家现有的扁管型散热器的散热性能更高,散热器的风洞试验证明了数值模拟的可靠性和所建仿真模型的正确性。同时在收腰管型散热器试验结果的基础上,采用线性回归法,拟合了精度较高的传热和阻力性能公式,为新型散热器传热性能的预测提供了依据。运用数值模拟手段定性地研究了单因素条件下百叶窗翅片的开窗角度、翅片间距、窗翅间距和翅片厚度对散热器散热性能的影响,研究结果表明:随着开窗角度的增大,百叶窗翅片的对流换热系数随之提高,但换热系数的增幅非常小,压降增幅很大,当开窗角度为27°时,综合性能最好;随着翅片间距的增大,换热系数和压降都变小,当翅片间距为1.2mm时,综合性能最好;随着窗翅间距的增大,在低风速下,百叶窗翅片的换热系数和压降也随之增加,但在高风速下,当百叶窗窗翅间距Lp增大到某一值时,继续增大窗翅间距,对流换热系数反而减小,压降也降低,当百叶窗窗翅间距为1.15mm,综合性能最好;随着翅片厚度的增加,百叶窗翅片的换热系数增大,同时压降也有小幅增加,当翅片厚度为0.11mm时,综合性能最好。引入正交试验法对多因素条件下百叶窗翅片的结构参数进行了优化,构建了L₉（3⁴）正交试验表,探索了不同优化目标下较优或最优的散热翅片参数的搭配组合,其研究结果对翅片结构参数的设计和改进有一定的指导作用。通过数值模拟与生产实践相结合的方式,对比研究了收腰管型散热器采用不同胀接方式时胀杆的变形情况。结果表明,收腰管型散热器若采用传统装配式散热器的推胀方式,由于收腰管腰部尺寸较小,导致推胀时胀杆的刚性不好,产品容易失稳,胀接质量差。当采用拉胀方式胀接时,拉胀力小,胀杆强度达到要求,胀杆变形小,能很好地完成收腰管型装配式散热器的芯体胀接。因此,根据收腰型散热管的结构特点及胀接要求,将传统散热器的推胀工艺改为全新的拉胀工艺,提高了胀接质量,减小了散热器的热阻,间接地提升了散热器的散热性能。同时对现有拉胀设备进行了改进,同合作厂家一起研发了适合收腰管型散热器的全自动拉胀一体装备。本文的研究方式和研究结果,对从多方面考虑提高装配式散热器的散热性能具有较高地参考价值和实践意义。