本發(fā)明涉及電動汽車熱管理系統(tǒng)關鍵部件的優(yōu)化設計領域，特別涉及液體冷卻式冷凝器性能的分析及優(yōu)化方法。
背景技術：
1、電動汽車液冷冷凝器為一種液體和液體之間的換熱裝置，是電動汽車熱管理系統(tǒng)中的重要組成部分。其主要功能是將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷卻并轉化為液態(tài)，從而釋放熱量，保持系統(tǒng)的正常運行。液冷冷凝器通過液體冷卻的方式，相比傳統(tǒng)的空氣冷卻，具有更高的散熱效率和更好的散熱效果。液冷冷凝器的工作原理是通過液體冷卻劑(通常是水或防凍液)在冷凝器內部循環(huán)，將制冷劑中的熱量帶走并傳遞給外部環(huán)境。制冷劑在壓縮機中被壓縮成高溫高壓氣體，然后進入冷凝器。高溫高壓的制冷劑在冷凝器中通過管路流動，與冷卻液進行熱交換，制冷劑冷卻并轉化為液態(tài)。
2、液冷冷凝器內的制冷劑具有很高的壓力，制冷劑的壓力通常為幾十個大氣壓力。受到整體尺寸以及釬焊工藝的限制，冷凝器的結構強度如果不夠，在工作時容易導致制冷劑泄漏，存在一定的安全隱患。因此，結構強度是液冷冷凝器在設計時主要考慮的設計參數(shù)。
3、在實際的工程應用中，常通過壓力交變實驗測試液冷冷凝器的強度?；蛘咄ㄟ^仿真的方法計算強度。但是，前者的測試周期很長，且液冷冷凝器的模型一旦進行了設計上的修改，就需要重新修模，測試成本高。而第二種分析方式對硬件要求較高。由于液冷冷凝器的板片數(shù)較多且結構復雜。如果使用完整的模型進行仿真計算，會存在網(wǎng)格數(shù)量多，計算時間長等問題。在結構優(yōu)化過程中，如果均采用上述方法對每一版本的液冷冷凝器強度進行驗證，存在設計周期的成本過高問題。此外，目前對于釬焊式液冷冷凝器的結構優(yōu)化較少，且對于疲勞或者強度方面的關注主要在測試流程和測試工藝上。例如，在一種換熱器的疲勞試驗工藝(cn202410615077.3)，但是基于試驗的結果，并沒有給出一個較為明確的結構優(yōu)化方向。因此，提出一種實驗和仿真結合的方法分析液冷冷凝器強度，該方法在減少測試成本以及計算復雜度的同時，還具有較高的準確性。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術中獲取液冷冷凝器的強度時，存在周期過長，成本過高的問題，提出一種實驗和仿真結合的分段式液冷冷凝器強度分析方法。
2、本發(fā)明至少通過如下技術方案之一實現(xiàn)。
3、一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，包括以下步驟：
4、(1)使用優(yōu)化前的分段式液冷冷凝器結構進行壓力交變實驗，記錄分段式液冷冷凝器結構失效時的循環(huán)次數(shù)；
5、(2)尋找失效的分段式冷凝器的失效點；
6、(3)根據(jù)優(yōu)化前的分段式液冷冷凝器建立有限元模型，進行fem分析，記錄泄漏點附近應力的局部峰值點的應力及應力點位置；
7、(4)對優(yōu)化前的分段式液冷冷凝器結構的進行優(yōu)化，重復步驟(3)中的fem分析；
8、(5)結構優(yōu)化后，重復步驟(3)中的應力分析，對結構優(yōu)化后的分段式液冷冷凝器進行fem分析，并對比泄漏點處的應力大小，應力減小則結構優(yōu)化方案能夠增加分段式液冷冷凝器強度。
9、進一步地，步驟(1)中，失效判斷方法：實驗測試時，使用泄漏/流量檢測儀記錄分段式液冷冷凝器出入口流量；若出口流量突然變化或者差出入口流量差值大于5％，則判斷分段式液冷冷凝器失效。
10、進一步地，步驟(2)中，采用水檢方法將失效的分段式液冷冷凝器浸入水中，觀察是否有氣泡，有氣泡冒出的位置即為失效點；每觀察一次去掉一層釬焊波紋板，然后重復上述浸水步驟，記錄失效點位置。
11、進一步地，步驟(3)中，在應力分析時用于構建有限元模型的cad模型為最小單元模型，即分段式液冷冷凝器每一段區(qū)域由最少板片組成。
12、進一步地，步驟(3)中，有限元模型采用四面體單元進行網(wǎng)格劃分，進行網(wǎng)格劃分時需要約束分段式液冷冷凝器板片厚度方向上的網(wǎng)格層數(shù)，安裝孔采用固定約束，安裝孔的六個自由度均被限制，制冷劑流道內表面施加壓力條件。
13、進一步地，步驟(3)的應力分析過程中記錄應力大于120mpa的應力點位置，通過查找對應材料疲勞曲線，找到失效循環(huán)次數(shù)對應的應力。
14、進一步地，步驟(4)中，通過改變分段式液冷冷凝器人字波紋板的波紋節(jié)距和波紋平面寬度，增加焊點數(shù)量和焊接面積進行優(yōu)化，以增強分段式液冷冷凝器的強度。
15、進一步地，分段式液冷冷凝器的泄漏點靠近出入口，通過增加出入口凸臺的數(shù)量或者改變出入口凸臺的大小，以增加焊接面積，進而增加分段式液冷冷凝器的強度。
16、進一步地，應力分析是根據(jù)目標循環(huán)次數(shù)n進行優(yōu)化，在材料疲勞曲線中查找目標循環(huán)次數(shù)n所對應的應力σ大小，目標泄漏點的應力應至少減少σ0-σ，及泄漏點峰值應力應減少至σ01-(σ0-σ)，其中σ0表示失效對應的應力，σ01表示峰值點的應力。
17、進一步地，分段式液冷冷凝器結構為板式結構，由人字形釬焊波紋板構成，所述分段式液冷冷凝器增加儲液罐的功能，分為氣液兩相段、儲液段和過冷段；
18、分段式液冷冷凝器表現(xiàn)為三段區(qū)域，三段區(qū)域分別為氣體冷卻區(qū)、儲液區(qū)和液體冷卻區(qū)；氣體冷卻區(qū)為氣液兩相段，液體冷卻區(qū)為過冷段，氣態(tài)制冷劑首先從入口進入氣體冷卻區(qū)，在氣體冷卻區(qū)，氣態(tài)制冷劑與冷卻液換熱變?yōu)橐簯B(tài)制冷劑，少部分制冷劑仍然為氣態(tài)；氣液兩相制冷劑進入儲液段，儲液區(qū)存儲高壓液體；氣液兩相制冷劑進入液體冷卻區(qū)，在液體冷卻區(qū)，氣液兩相制冷劑進一步與冷卻液換熱變?yōu)檫^冷制冷劑，保證冷凝器出口全部為液態(tài)制冷劑。
19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：
20、1)本發(fā)明實施例中的分段式液冷冷凝器的強度分析方法，設計周期的中，能夠大大減少驗證結構優(yōu)化的成本。
21、2)本發(fā)明實施例中的分段式液冷冷凝器的強度分析方法，能準確找到強度薄弱的位置，以便于進行結構優(yōu)化。
22、3)本發(fā)明實施例中的分段式液冷冷凝器的強度優(yōu)化方法，能夠明顯增加分段式液冷冷凝器的強度，增加壓力交變實驗的循環(huán)次數(shù)。
1.一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(1)中，失效判斷方法：實驗測試時，使用泄漏/流量檢測儀記錄分段式液冷冷凝器出入口流量；若出口流量突然變化或者差出入口流量差值大于5％，則判斷分段式液冷冷凝器失效。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(2)中，采用水檢方法將失效的分段式液冷冷凝器浸入水中，觀察是否有氣泡，有氣泡冒出的位置即為失效點；每觀察一次去掉一層釬焊波紋板，然后重復上述浸水步驟，記錄失效點位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于：步驟(3)中，在應力分析時用于構建有限元模型的cad模型為最小單元模型，即分段式液冷冷凝器每一段區(qū)域由最少板片組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(3)中，有限元模型采用四面體單元進行網(wǎng)格劃分，進行網(wǎng)格劃分時需要約束分段式液冷冷凝器板片厚度方向上的網(wǎng)格層數(shù)，安裝孔采用固定約束，安裝孔的六個自由度均被限制，制冷劑流道內表面施加壓力條件。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(3)的應力分析過程中記錄應力大于120mpa的應力點位置，通過查找對應材料疲勞曲線，找到失效循環(huán)次數(shù)對應的應力。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(4)中，通過改變分段式液冷冷凝器人字波紋板的波紋節(jié)距和波紋平面寬度，增加焊點數(shù)量和焊接面積進行優(yōu)化，以增強分段式液冷冷凝器的強度。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于，分段式液冷冷凝器的泄漏點靠近出入口，通過增加出入口凸臺的數(shù)量或者改變出入口凸臺的大小，以增加焊接面積，進而增加分段式液冷冷凝器的強度。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于：應力分析是根據(jù)目標循環(huán)次數(shù)n進行優(yōu)化，在材料疲勞曲線中查找目標循環(huán)次數(shù)n所對應的應力σ大小，目標泄漏點的應力應至少減少σ0-σ，及泄漏點峰值應力應減少至σ01-(σ0-σ)，其中σ0表示失效對應的應力，σ01表示峰值點的應力。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種分段式液體冷卻冷凝器強度分析及優(yōu)化方法，其特征在于：分段式液冷冷凝器結構為板式結構，由人字形釬焊波紋板構成，所述分段式液冷冷凝器增加儲液罐的功能，分為氣液兩相段、儲液段和過冷段；