高低温环境试验箱是一种人工模拟温度环境的试验设备,其对试验空间温度变化的可控制性好,环境再现性好。试验箱可不间断完成温度转换速率可控的高低温转变,与在自然环境中试验相比,明显缩短试验周期,提高试验效率。本文依据锂电池及相关电子产品等的环境试验要求,与相关企业合作,依据技术要求对高低温模拟试验系统进行分析,对高低温环境试验箱各系统进行了设计。通过理论分析、模拟分析和实验研究对高低温环境试验箱的工作空间温度均匀性及入口参数等关键性问题进行研究并优化。首先,分析了风道循环方式,在此基础上结合模块化的设计思想对试验箱外形和结构进行设计,主体采用钣金件来降低加工难度和成本。根据技术要求来计算高低温环境试验箱的载荷,并依照计算结果对制冷系统进行选型设计。通过控制要求和用户的使用要求对高低温环境试验箱的上位机软件和主控系统进行设计。本文采用PID控制原理,上位机采用搭载WIN10系统的PC,上位机根据用户的实际使用要求利用VC编程进行软件设计,与主控系统采用RS485实时通讯。完成高低温环境试验箱设计后,采用数值模拟的方法对其气流组织进行研究。首先建立简化的物理模型,根据实际的工程问题完成数学模型的建立,分析实际的物理工况设置边界条件,利用ANSYS对其进行求解。而后对软件求解得出的计算数据,利用后处理软件进行处理,得到在不同入口参数和工况下的温度云图和流场图。通过仿真结果分析,低的入口循环风速下,其前端所传递的能量不足,近壁处负荷不易平衡;在大的入口角度下,其很难形成贴壁循环,温度均匀性较差;在形成良好的贴壁循环后,两侧壁面的负载平衡难度大,在设计的过程中可适当加厚壁面。为验证仿真理论的可信度和正确性,利用设计实物搭建实验平台。选取具有代表性的入口参数进行实验验证,通过对比分析得出实验结果的平均温度值较仿真略有偏差,这是由于仿真的物理简化所导致的,但仿真结果的趋势和实验结果保持一致。分析表明,仿真理论完全可以预测高低温环境试验箱的温度场均匀性,为高低温环境试验箱后期的改进和相似环境类设备气流组织研究等提供一定的理论依据。图[47]表[13]参[68]