การวิเคราะห์ผลของมุมปะทะกระแสอากาศต่อสมรรถนะของอินเตอร์คูลเลอร์แบบวี-เมาท์ โดยใช้แบบจำลองหลายสเกลร่วมกับสื่อพรุน
คำสำคัญ:
อินเตอร์คูลเลอร์, มุมปะทะกระแสอากาศ, แบบจำลองสื่อพรุน, การจำลองแบบหลายสเกลบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของมุมปะทะกระแสอากาศที่มีต่อพฤติกรรมการไหลและสมรรถนะการถ่ายเทความร้อนของอินเตอร์คูลเลอร์ โดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ ร่วมกับการจำลองแบบหลายสเกลและแบบจำลองสื่อพรุน โดยเมื่อเปรียบเทียบความแม่นยำในทำนายการแลกเปลี่ยนความร้อนของแบบจำลองสื่อพรุนเทียบกับแบบจำลองแผ่นครีบ พบว่าค่า MAE เท่ากับ 0.193% และ 2.445% ในกรณีระยะระหว่างแผ่นครีบ 1 mm และ 2 mm ตามลำดับ จากการวิเคราะห์ผลของมุมปะทะ 15° 30° 45° และ 90° พบว่า มุมปะทะมีผลต่อความปั่นป่วนภายในช่องครีบ (TKE) ความดันตกคร่อม () ปริมาณอากาศหล่อเย็นซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนความร้อน โดยมุมที่สูงขึ้นส่งผลให้อัตราการถ่ายเทความร้อน (
) เพิ่มขึ้น สูงสุด 78.29 kW ในกรณีมุม 90° ในขณะที่การวิเคราะห์ค่าประสิทธิผลพบว่าของการแลกเปลี่ยนความร้อน กรณีมุม 15° มีค่าประสิทธิผลสูงสุด (
≈0.97) กลับกันในกรณีมุม 90° มีค่าประสิทธิผลต่ำสุด (
≈0.69)
เอกสารอ้างอิง
Bell, C. (1997). Maximum Boost: Designing, installing and tuning turbocharger systems. Bentley Publishers.
Çetin, B., Güler, K. G., & Aksel, M. H. (2017). Computational modeling of vehicle radiators using porous medium approach. In S. Murshed & M. L. Matos Lopes (Eds.), Heat Exchangers – Design, Experiment and Simulation (pp.1-10). InTechOpen. https://doi.org/10.5772/66281
Du, X. P., Zeng, M., Dong, Z. Y., & Wang, Q. W. (2014). Experimental study of the effect of air inlet angle on the air-side performance for cross-flow finned oval-tube heat exchangers. Experimental Thermal and Fluid Science, 52, 146–155. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2013.09.005
Gao, J., Chen, H., Tian, G., Ma, C., & Zhu, F. (2019). An analysis of energy flow in a turbocharged diesel engine of a heavy truck and potentials of improving fuel economy and reducing exhaust emissions. Energy Conversion and Management, 184, 456–465. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.01.053
HKS Co., Ltd. (2008). Intercooler kit installation manual: Mazda RX-7 FD3S, engine 13B-REW (Part No. 13001-AZ004). HKS Co., Ltd.
Huang, Y., Liu, Z., Lu, G., & Yu, X. (2014). Multi-scale thermal analysis approach for the typical heat exchanger in automotive cooling systems. International Communications in Heat and Mass Transfer, 59, 75–87. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.10.022
Incropera, F. P., DeWitt, D. P., Bergman, T. L., & Lavine, A. S. (2006). Fundamentals of heat and mass transfer (6th ed.). John Wiley & Sons.
Jones, W. P., & Launder, B. E. (1972). The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence. International Journal of Heat and Mass Transfer, 15, 301–314. https://doi.org/10.1016/0017-9310(72)90076-2
Jouhara, H., Almahmoud, S., Brough, D., Guichet, V., Delpech, B., Chauhan, A., Ahmad, L., & Serey, N. (2021). Experimental and theoretical investigation of the performance of an air to water multi-pass heat pipe-based heat exchanger. Energy, 219, 119624. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119624
Kim, G. W., Lim, H. M., & Rhee, G. H. (2016). Numerical studies of heat transfer enhancement by cross-cut flow control in wavy fin heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 96, 110–117. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.01.023
Kim, M., Baik, Y.-J., Park, S.-R., Ra, H.-S., & Lim, H. (2010). Experimental study on corrugated cross-flow air-cooled plate heat exchangers. Experimental Thermal and Fluid Science, 34(8), 1265–1272. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2010.05.007
Lee, M., Park, G., Park, C., & Kim, C. (2020). Improvement of grid independence test for computational fluid dynamics model of building based on grid resolution. Advances in Civil Engineering, 2020, 8827936, 1–11. https://doi.org/10.1155/2020/8827936
Li, J., Han, Z., Liu, W., Wang, T., & Chang, H. (2025a). Study on the effect of the porous media equivalent particulate fouling model on heat transfer performance in heat exchanger channels. Applied Thermal Engineering, 266, 125709. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.125709
Li, P., Pan, J., Fan, B., Qin, M., Nauman, M., & Yang, W. (2025b). Effects of injection timing and rotating speed on combustion and emissions in an Ammonia/Hydrogen rotary engine. Applied Thermal Engineering, 262, 125172. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.125172
Li, Z.-z., Ding, Y.-d., Liao, Q., Cheng, M., & Zhu, X. (2021). An approach based on the porous media model for numerical simulation of 3D finned-tubes heat exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer, 173, 121226. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121226
Liu, Z., Sun, M., Huang, Y., Li, K., & Wang, C. (2020). Investigation of heat transfer characteristics of high-altitude intercooler for piston aero-engine based on multi-scale coupling method. International Journal of Heat and Mass Transfer, 156, 119898. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119898
Liu, Z., Sun, M., Huang, Y., Li, K., & Xiao, M. (2022). Performance of parallel plate-fin heat exchanger for piston aero-engines with front-placed guide plate at high altitude. Applied Thermal Engineering, 214, 118829. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118829
Musto, M., Lippolis, A., Colangelo, G., & Laforgia, D. (2016). A simplified methodology to simulate a heat exchanger in an aircraft’s oil cooler by means of a porous media model. Applied Thermal Engineering, 106, 747–757. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.10.147
Park, D. H., Lee, D. B., Seo, E. R., & Park, Y. J. (2016). Study on the heat transfer and fluid flow characteristics in V-shaped corrugated composite fin. Applied Thermal Engineering, 102, 293–301. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.03.047
Patankar, S. V., & Spalding, D. B. (1972). A calculation procedure for heat, mass and momentum transfer in three-dimensional parabolic flows. Imperial College of Science and Technology.
Tey, W.-Y., Asako, Y., Che Sidik, N. A., & Goh, R.-Z. (2017). Governing equations in computational fluid dynamics: Derivations and a recent review. Progress in Energy and Environment, 1, 1–19. https://www.akademiabaru.com/submit/index.php/progee/article/view/1026
Wang, C. C., Chi, K. Y., & Chang, C. J. (2001). A comparative study of compact enhanced fin-and-tube heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 44(17), 3565–3573. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(01)00011-4
Whitaker, S. (1986). Flow in porous media I: A theoretical derivation of Darcy’s law. Transport in Porous Media, 1, 3–25. https://doi.org/10.1007/BF01036523
Zhang, Q., Qin, S., & Ma, R. (2016). Simulation and experimental investigation of the wavy fin-and-tube intercooler. Case Studies in Thermal Engineering, 8, 32–40. https://doi.org/10.1016/j.csite.2016.04.003
