基于一維-三維及耦合傳熱的某商用車機艙熱管理研究與改進.pdf

1、汽車的核心部件包括發(fā)動機動力總成、冷卻系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)、電子電器系統(tǒng)等基本都布置在發(fā)動機艙內(nèi)，為了使機艙內(nèi)發(fā)熱元件得到足夠冷卻，同時保證其高效率可靠工作，需要根據(jù)機艙內(nèi)的空氣動力學(xué)特性及熱特性對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、進氣格柵和機艙內(nèi)元件布置等進行優(yōu)化匹配，即對發(fā)動機艙進行熱管理。本文采用一維/三維耦合方法，得到了發(fā)動機艙流動散熱特性，結(jié)合發(fā)動機運行工況，分析了某商用卡車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)；采用耦合傳熱分析方法，考慮了對流換熱、輻射及傳導(dǎo)等因素，計

2、算得到機艙內(nèi)的溫度分布。主要研究工作及結(jié)論如下：
　?、倩赟TAR-CCM+軟件建立了整車及發(fā)動機艙流動仿真模型，模擬了發(fā)動機艙內(nèi)部流動散熱狀況。處理模型過程中采用包面、網(wǎng)格重構(gòu)的方式，應(yīng)用多面體網(wǎng)格建立整車流場計算域，縮短前處理時間，減少網(wǎng)格數(shù)量，節(jié)約計算資源。
　?、趹?yīng)用一維/三維耦合分析方法對機艙冷卻系統(tǒng)進行分析。首先建立了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)一維傳熱分析模型，然后將三維流場計算結(jié)果作為一維模型的流動邊界，應(yīng)用所建模型分析

3、了不同工況下冷卻系統(tǒng)的工作狀況，并為發(fā)動機艙傳熱分析提供熱邊界。最后將一維、三維、一維/三維耦合得到的換熱器冷卻空氣流量進行了對比分析，驗證了所采用分析方法的可行性。
　?、刍赟TAR-CCM+和 RADTHERM軟件建立發(fā)動機艙耦合傳熱分析模型。首先在STAR-CCM+三維流場仿真的基礎(chǔ)上計算發(fā)動機艙初始流體溫度場，通過數(shù)據(jù)映射將溫度場結(jié)果作為 RADTHERM三維傳熱模型的邊界條件，然后將計算結(jié)果作為三維流場的溫度邊界，經(jīng)過

4、多次迭代得到穩(wěn)定收斂結(jié)果。最后研究了迭代次數(shù)對計算結(jié)果的影響，結(jié)果表明經(jīng)過三次迭代后，計算結(jié)果收斂。
　?、軕?yīng)用發(fā)動機艙耦合傳熱分析模型，分析了發(fā)動機艙在不同工況下的流動與散熱特性，結(jié)果表明流經(jīng)散熱器上方區(qū)域的冷卻空氣未得到充分利用，且存在邊緣泄露問題，同時，在中冷器下方區(qū)域，不同工況下都存在較嚴(yán)重的回流，空氣回流會影響中冷器的散熱性能；高速工況4為熱負(fù)荷最高的工況，機油油管、干燥罐、壓縮機、發(fā)電機等部件溫度較高，其余工況溫度較低