Optimalisering av kjøleblokk for elektrisk Formula Student-bil

Abstract

Formålet med denne oppgaven er å optimalisere kjøleblokken til Revolve NTNU, som sørger for kjøling av inverteren til deres elektriske racerbil. Vårt fokus vil være å finne muligheter for å redusere vekten, samt optimalisere kjøleevnen til kjøleblokken. %Fjorårets kjøleblokk var overdimensjonert, og veide for mye. Revolve NTNU har alltid et ønske om å gjøre bilen lettere, og de så en mulighet til å forbedre kjøleblokken.

For å løse oppgaven har vi benyttet en systematisk metode som inkluderte utvikling av enkle utkast, evaluering og valg av de beste løsningene, simulering av sammenslåtte design, og deretter en detaljert utforming av designet.

Fresing og 3D- printing ble utforsket som produksjonsmetode for kjøleblokken. Et utkast ble laget for hvert av produksjonsmetodene, hvor det ferdigstilt et freseutkast. Et 3D - printet utkast ble laget for videreutvikling, hvor bærekraft er i fokus. Det ble også utforsket ulike indre design til kjøleblokken, og vi endte opp med en enkelt svingkonfigurasjon. Freseutkastet får diamant-finner for å øke overflatearealet og den turbulente strømningen, mens 3D-utkastet ser på muligheter for indre 3D-strukturer. De fremlagte løsningene diskuteres og simuleres i ulike programmer fortløpende i teksten for å detaljere designet. Simuleringene utforsker styrken, varmeoverføringsevnen og strømningen i delen.

Resultatene fra oppgaven er en kjøleblokk som veier 572 gram mindre enn fjorårets kjøleblokk. Den systematiske metoden begynte med utviklingen av enkle utkast til detaljert design og simuleringer ved bruk av elementmetoden. Tilnærmingen har vist seg å være en effektiv måte å implementere forbedringer på.

The main goal of this thesis is to optimize the cooling block for Revolve NTNU, which cools the car's inverter. This involves reducing weight and enhancing the cooling capacity of the electrical component. Revolve NTNU always aims to make the car lighter and identified an opportunity to reduce the weight of the cooling block.

A systematic approach was employed to address this task, which included developing initial drafts, evaluating and selecting the best solutions, simulating combined designs, and then creating a detailed design.

Milling and 3D printing were explored as manufacturing methods for the cooling block. A draft was created for each of the manufacturing methods, with the group ending up with a milling draft. A 3D-printed draft was made for further development, with a focus on sustainability. Different internal designs for the drafts were also explored, both ending with a single-turn configuration. The milling draft features diamond fins to increase surface area and turbulent flow, while the 3D-printed draft explores possibilities for internal 3D structures. The proposed solutions are discussed and simulated in various programs throughout the text to detail the design. The simulations explore the strength, heat transfer capability, and flow within the part.

The results of this thesis include a cooling block that is 572 grams lighter than last year's model and has optimized cooling efficiency. The systematic method used, from the development of initial drafts to detailed design and simulation, has proven effective in implementing these improvements.