基于流体仿真的某前置客车散热性能分析及改进

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1、基于流体仿真的某前置客车散热性能分析及改进杨胜孔刚余亮陈燕东风商用车有限公司技术中心摘要：以提升某前置客车散热性能为出发点，通过建立客车内外流场的数值计算模型，完成了前置客车流场及温度场的仿真计算，提出散热性能改进方案，并通过对比测试验证改进方案的效果。关键词：前置客车;散热性能;流体仿真;温度场;作者简介：杨胜（1973-），男，高级工程师;主要从事商用车底盘技术研究工作。AnalysisandImprovementofHeatDissipationPerformanceforaFront-engineBusBasedonFluidSimulationYangShengK

2、ongGangYuLiangChenYanTechnicalCenter,DongfengCommercialVehicleCo.,Ltd;Abstract：Inordertoimprovetheheat-dissipationperformaneeofafront-enginebus,theauthorsestablishedthenumericalcalculationmodelofthebusinternalandexternalflowfield,completethesimulationcalculationofthebusflowfieldandtemperat

3、urefield,proposetheimprovementschemeofheatdissipationperformance,andverifytheimprovementeffectbythecontrasttest.Keyword：front-enginebus;heatdissipationperformance;fluidsimulation;temperaturefield;前置客车发动机舱总体布置紧凑，致使舱内气流不畅，易产牛积热现象，在恶劣工况下可能岀现冷却系统散热不足的问题，导致车辆故障，造成安全事故111。本文通过对某前置客车典型工况下，发动机舱散热系

4、统进行建模分析和试验修正，研究发动机舱内空气流动特性及温度分布情况，并在综合考虑系统布置的前提下，进行对比分析，提出散热性能改进方案，并完成相关试验验证工作。1发动机舱模型建立与数值计算要进行目标样车的发动机舱流场温度场仿真分析，首先需要建立发动机舱的三维数模。本文采用Pro/Engineer建立整车初始三维数模，采用FLUENT的GAMBIT前处理器进行模型处理和网格划分。基于保证计算精度和控制模型规模的原则，对导入的模型进行简化，主要保留了动力总成、散热系统及发动机舱内表面结构。同时为了能够尽可能准确模拟舱内流场建模时还部分考虑了底盘转向、制动等周边相关系统的结构影响［

5、2-3］。在计算外流场时，考虑到防止产生风洞堵塞效应和雷诺效应，一般选取的计算域为围绕整车模型的长方体（如图1所示）。木文对发动机舱流场求解采用了车辆内外流场耦合的仿真计算方法，根据发动机舱结构特点选用了混合网格型式,发动机舱内部件表面和车周流场区域采用非结构化网格以提高计算准确度，远离车周的外流场区域采用结构化网格以提高计算效率。数模简化及流场体表面网格划分结果如图1所示。图1数模简化及网格划分示意图下载原图本项目选取汽车在典型工况下发动机舱内的流动与散热情况进行数值分析，其主要参数为:扭矩点工况，即发动机最大扭矩工况（输岀扭矩350N.m,对应转速2000r/min）;

6、功率点工况，即发动机额定功率工况（输出功率110kW,对应转速3600r/min）。以上数值由发动机厂家根据台架试验及冷却系统匹配要求提供。在进行数值计算前需要定义计算域边界条件，其中，外部边界条件包括:进口速度边界、出口压力边界、移动壁面边界、固壁边界等；内部边界条件包括:发热壁面边界、换热器及风扇模型边界等如。仿真过程屮车辆匀速向前，气流方向垂直于车身前围，采用速度进口边界，进风温度与环境温度相同(30°C),进口湍流强度采用采用经验值5%。出口采用的是压力出口边界，其值为标准大气压(101.3kPa)o考虑到地面效应，地面采用移动壁面边界。发动机舱内部发热壁面温度与空

7、间特征点温度，通过样车整车转鼓试验测得童1，试验方法依据东风商用车相应标准要求执行，图2和表1分别给出了发动机舱测点位置及测试结果。图2发动机舱空间点位置示意图下载原图P1-机舱后部岀口；P2-增压器与发电机间;P3-机舱右部;P4-空滤后上方;P5-左前轮上方;P6-油底壳左下方表1发动机舱温度试验结果下载原表该车型所采用的散热器芯子有效尺寸为600mmX605mmX48mm,总散热面积为26.8m,屮冷器芯子有效尺寸为456mmX550mmX38mni,总散热面积为7.4m。经台架测试，散热器散热性能为扭矩点工