汽车辐射
汽车车灯内部传热理论分析
目前在汽车车灯在设计时很多设计者往往追求车灯外观造型,对散热设计的关键性的环节考虑不够,影响了车灯的使用。本文首先分析了汽车车灯内部的传热,然后基于有限单元理论,对车灯温度场的分布进行了研究分析。
标签:汽车车灯;传热;有限单元;温度场
汽车车灯传热较为复杂,存在多种方式,每当点亮车灯,便开始热传导,直到实现传热平衡。一般前大灯亮起后,灯泡和灯丝之间开始产生热辐射,灯壁与灯座间发生热传导,随后灯泡内部进行热对流,随着温度逐渐升高,车灯局部和环境之间不断发生热交换,导致车灯温度产生变化,当热交换过程达到平衡,灯内温度与流场趋于平衡后,热交换过程趋于平缓。车灯熄灭后,稳定环境立刻被打破,平衡将换热为一个非稳态过程,直到温度降低至室温,再次回到稳定状态。
1 汽车车灯内部的传热分析
1.1 车灯的热传导 空间与时间的函数温度,如此运用于热传递系统中,而温度场却是任意时
刻下各点温度的集合,在时间的推移下,可将温度场氛围稳态与瞬态两种情况,当任意时刻下的相同温度点可以构成一个等温面,每个等温面之间能够发生热传递,且法向温度变化率最大。在车灯温度场中反光镜或配光镜上,任取一位置的微元体根据能量守恒定律,流入微元体热量-流出微元体=内能的增量,另外,由傅里叶定律得出,导热产生势点的热密度流,随着同时刻温度梯度增长而增长,两者方向相反。
++=0(1)
式(1)是研究以上温度场与导热的基本方程。在实际车灯厂家,温度场是处于非稳态温度场,大多都采用有限元模拟,获得车灯温度场变化情况,依据实验测量的相对照,反映出车灯内部分布的真实情况,从而修改和优化出车灯模型。
1.2 车灯的热辐射 物体有了热状态后,向外界、空间发射电磁波,称之为热辐射。热辐射属于非接触传热,产生的电磁波可以在真空中传播,使得它区别于前面两种传热方式。辐射热换要求物体本身具有不同温度,自发辐射与吸收外界热量,以此实现了热量的传递。车灯模型内温度并不均匀,因为多个零件组成的封闭腔,可以采用直观的网格法计算闭腔的辐射换热,这种方法易理解,在Ai和Aj上取微元面,则微元面的单位面积辐射流为:qi(
ri)=Jk(ri)-Hi(ri)。