基于一、三维耦合的车辆热管理研究与优化.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.017基于一、三维耦合的车辆热管理研究与优化施鹏飞，李飞，于剑泽（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：文章研究了发动机舱流场及进气量对冷却系统的影响，应用一维、三维耦合分析方法对车辆在高温环境下的爬坡工况进行数值模拟。通过使用STARCCM+软件计算得到冷却模块通风量，输入AMEsim软件计算发动机冷却液水温，评价冷却性能是否满足设计要求。通过分析发现发动机冷却液温度未能满足设计目标要求，主要原因是车辆冷却模块周围有明显的气流泄漏现象

2、，通过添加冷却导风板和封堵部分进气格栅的方法使冷却模块的进风量有显著的提升，高速爬坡工况下散热器进气量提高13.8%，发动机冷却液由125.3℃下降到118.5℃，通过优化达到了设计目标。关键词：发动机舱；冷却系统；冷流场；进气量中图分类号：U467.3文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)12-47-04ResearchandOptimizationofVehicleThermalManagementby1D-3DCouplingShiPengfei,LiFei,YuJianze（Brillia

3、nceAutomotiveEngineeringResearchInstitute,LiaoningShenyang110141）Abstract:Theinfluenceofunderhoodandthecoolingairflowonthecoolingsystemairflowcharacteristicareresearchedbyusingthe1D/3Dcouplingmethod.ByusingSTARCCM+softwaretheairflowonthecoolingsystemisgot,and

4、theninput3DresulttoAMEsimsoftwaretocalculatethetemperatureofcoolanttoevaluatethecoolingperformance.Theanalysisshowsthattherehasobviousairleakagearoundthecoolingmoduleandthetemperatureofenginecoolantfailedtoreachtherequirementsofdesign.Byaddingancoolingairguid

5、esandclosingpartialgrillescouldincreasetheamountofairflowobservably,theairflowofradiatorincreasedby13.8%underthehighspeedclimbing,thetemperatureofenginecoolantdecreasefrom125.3℃to118.5℃,whichreachtherequirementsofdesign.Keywords:Underhood;CoolingSystem;Numeri

6、calSimulation;AmountofAirCLCNO.:U467.3DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)12-47-04特点，已经成为车辆开发过程中至关重要的手段。前言国外对于发动机舱热管理的研究较早，V.Damodaran和S.Kaushik利用CFD分析软件FLUENT对汽车发动机舱进行在传统汽车设计开发过程中，冷却系统属于车辆热管理[1]仿真计算，并与实验数据对标，验证了仿真分析的准确性。的一部分，一般采用经验设计和工程评估的手段。但是，由NorihikoW

7、atanabe等利用一维和三维耦合仿真分析的方法，于发动机舱的结构复杂及试验手段的局限性，很难准确的捕分析了发动机舱内的气流流动情况和零部件之间的热传递情捉到机舱内的流场特性，而且试验手段在车辆开发初期很难[2][3]况。2009年VivekKumar等采用CFD和FlowNetwork准确的实现。仿真分析具有成本低、周期短、可更改性强等Modeling相结合的方法，对发动机舱内流场进行了研究分作者简介：施鹏飞，就职于华晨汽车工程研究院。2017年第12期施鹏飞等：基于一、三维耦合的车辆热管理研究与优化48析，仿

8、真计算结果与试验结果非常吻合，验证了这种方法的其中项一般称为雷诺应力，即：[4]可靠性和实用性。沃尔沃公司利用POWERFLOW软件对汽车冷却系统进行了优化改进，通过对冷却零部件的优化选1.2湍流模型[5][6]型，使发动机舱内的散热性能得到显著提升。国内对于发根据确定粘度方法的不同，湍流方程可以分为零方程模动机舱热管理的研究技术也日渐成熟，2003年，齐斌利用软型、一方