基于一維-三維及耦合傳熱的某商用車機(jī)艙熱管理研究與改進(jìn).pdf

1、汽車的核心部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、電子電器系統(tǒng)等基本都布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，為了使機(jī)艙內(nèi)發(fā)熱元件得到足夠冷卻，同時(shí)保證其高效率可靠工作，需要根據(jù)機(jī)艙內(nèi)的空氣動(dòng)力學(xué)特性及熱特性對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、進(jìn)氣格柵和機(jī)艙內(nèi)元件布置等進(jìn)行優(yōu)化匹配，即對發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行熱管理。本文采用一維/三維耦合方法，得到了發(fā)動(dòng)機(jī)艙流動(dòng)散熱特性，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，分析了某商用卡車發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)

2、算得到機(jī)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(dòng)機(jī)艙流動(dòng)仿真模型，模擬了發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部流動(dòng)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(jì)算域，縮短前處理時(shí)間，減少網(wǎng)格數(shù)量，節(jié)約計(jì)算資源。
　?、趹?yīng)用一維/三維耦合分析方法對機(jī)艙冷卻系統(tǒng)進(jìn)行分析。首先建立了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)一維傳熱分析模型，然后將三維流場計(jì)算結(jié)果作為一維模型的流動(dòng)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(dòng)機(jī)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(jìn)行了對比分析，驗(yàn)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(dòng)機(jī)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(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)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(jì)算結(jié)果的影響，結(jié)果表明經(jīng)過三次迭代后，計(jì)算結(jié)果收斂。
　　④應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)艙耦合傳熱分析模型，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)艙在不同工況下的流動(dòng)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(shí)，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(huì)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(jī)油油管、干燥罐、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)等部件溫度較高，其余工況溫度較低