燃料电池发动机热管理系统传热与流阻性能研究

根据燃料电池发动机热管理系统性能要求,以某款燃料电池发动机的热管理系统为研究对象,结合各零部件选配方案及管路设计方案,建立了热管理系统流体域三维模型,包括水泵、节温器、散热器、PTC和与之相连接管路,同时计算分析了各零部件的流阻特性及散热器传热系数,最后通过流体仿真研究了大循环与小循环工况下各零部件对热管理系统流阻及温度变化的影响,计算分析可以为燃料电池热管理系统设计提供指导和依据。     

汽车拖拉机用散热器传热及流阻特性的研究和优化课题通过部级鉴定

由吉林工业大学热能工程系承担的汽车拖拉机用散热器传热及流阻特性的研究和优化课题于1990年3月10日在吉林省长春市通过了部级鉴定。与会的专家和代表们一致认为,由该课题组完成的散热器元件的传热及流阻特性研究、散热器性能评价方法及散热器优化设计软件的研究,均属国内先进水平,其中散热器性能评价方法,达到了国际先进水平。为散热器优化设计所开发的计算机通用软件系统,具有适用     

某增压发动机冷却系统分析与验证

基于某增压发动机冷却系统布置原理及水套三维流阻边界,建立匹配该车型的冷却系统一维模型,进行典型工况下的分析,得到系统各支路流量分配情况,并进行冷却系统专项试验,验证仿真精度,评估仿真分析在冷却系统开发中的意义。     

百叶窗翅片式散热器性能数值模拟与优化

文章以某百叶窗翅片式散热器为研究对象,取传热因子j、摩擦因子f、综合性能因子JF为量化指标,借助Fluent软件模拟散热器在不同工况下的流场、温度场及压力场分布情况,研究散热器的传热及流阻性能,并通过风洞试验验证仿真结果的可靠性.结合试验结果设计了一种新型孔状百叶窗翅片散热器,与传统百叶窗翅片散热器相比,传热因子最大提...     

基于场协同原理的车用散热器内流场优化

针对汽车散热器在实车环境中内、外流场不均匀对散热性能影响无法判断的问题,提出采用场协同原理分析对流散热结果。首先建立发动机舱前端冷却模块模型,结合已有的经验公式和数值仿真方法对模型进行简化;其次运用多尺度耦合分析散热器在内部热介质流场和外部冷介质流场下的流动传热特性,并通过试验对仿真模型进行验证;最后利用场协同原理分析散热器散热特性,并提出内流场优化思路。优化结果表明,在散热器最为严苛的工况下,散热管表面温度标准差提高了29.01%,出水温度降低了1.32℃。     

余热回收用活塞式单阀膨胀机性能模拟及进排气结构分析

根据朗肯循环发动机尾气余热回收系统中活塞式单阀膨胀机结构特点,建立了其工作过程仿真模型。4种工况下膨胀机缸压试验数据表明,模拟指示功率误差在0.99%～10%,工质水质量流量误差均在3%以内,验证了模型的有效性;在此基础上,在进口压力5 MPa,进口温度520℃,转速1 950 r/min工况下,针对进排气结构参数对膨胀机性能的影响进行分析,得到了膨胀机指示功率、循环质量流量及绝热效率随进气顶杆高度和排气口高度变化的规律。     

基于CFD技术的暖风芯体结构设计与优化分析

某在研改款商用车空调箱暖风芯体单体换热性能较差,根据对标件初步优化后发现其换热性能更差,因此进行CFD定性仿真分析。通过流体分析研究发现基础模型芯体内部各扁管流量分配不均,初步优化后扁管流量分配更加不均匀,极大地降低了其换热性能,与试验反馈结果一致。根据流场仿真结果对其水室结构逐步优化,使得扁管流量分配比例的标准差值各工况下均提升了44%以上且芯体内流阻降低了约一倍。最终通过试验验证,单芯体的换热性能提高了3%-8%,满足了设计要求。     

管带式散热器优化设计实例

本文在研究散热器的传热特性、流阻特性和优化设计方法的基础上，根据设计要求，采用“汽车散热器优化设计通用软件系统”进行管带式散热器结构改进优化设计的实例计算，求得了给定条件下结构参数的最优方案。     

装甲车辆动力舱空气流动与传热仿真研究

利用Pro/E软件建立了装甲车辆动力舱三维模型,并将其导入到GT-Cool 3D软件中转化为障碍物。利用GT-Cool 3D软件建立散热器和风扇模型并建立动力舱流动区域,然后将三维模型离散得到一维仿真模型。对标定工况下动力舱空气流动和散热器传热进行了分析,并分析了散热器位置高度对动力舱空气流动与传热的影响。结果显示:动力舱内空气流动不均匀,进气百叶窗、散热器、变速箱等部件对空气流动影响较大;散热器冷却散热能力分布不均匀,前两个流程冷却散热效果较好,第3个流程冷却散热效果较差;散热器高度每增加20 mm,流进散热器的空气流量平均增加0.523 m~3/s,平均增幅为7.32%,散热器的散热量平均增加11.43 kW,平均增幅为3.69%。     

分层电加热装置对提高发动机冷启动能效的研究

在中国高纬度地区,冬天温度可达零下20℃,发动机预热暖机时间长。传统的燃油加热器燃油消耗量大、体积大,电加热器具有零排放、无污染、空间占位小等优点,但是受限于电池功率,电加热装置加热时间较长,系统流道阻力较大。在电加热装置功率一定的前提下,通过设计分层加热结构和低流阻结构设计,结合冷却循环流量的控制,显著降低发动机的预热时间。针对特定发动机的水冷循环结构,研究不同进出口温度条件下,分层加热时间随流量变化的规律,建立分层电加热装置的传热模型;进行加热系统和发动机水套的联合工况的性能分析。电加热装置结构紧凑,布置方便,可使发动机的暖机时间缩短2~3 min,并可减少发动机的冷启动排放。     

前端进气对乘用车发动机舱散热性能的影响

乘用车前端进气对发动机舱内的流动和散热性能影响很大,文章基于三维数值分析软件Fluent建立了某乘用车三维数值模型,分析了原车型在爬坡工况下发动机舱内的流动和换热性能,发现在该工况下通过散热器的冷却空气流量偏低,未达到目标值。在分析原车型速度分布后,发现可以通过优化挡板以提高格栅和冷凝器之间的密封性能。验证结果表明,将散热器的冷却空气流量增加5%,散热器的换热量可提高4%,达到了预期的目标值,起到改善机舱散热性能、提高热管理水平的目的。     

柴油机微粒捕集器瞬态再生特性仿真

建立了基于柴油机微粒捕集器主动再生的GT-Power仿真模型,针对2 200 r/min、100%和1 400 r/min、50%两种典型工况,对捕集器瞬态再生特性进行了研究。计算结果表明：柴油机由高转速、大负荷变为低转速、小负荷的瞬态工况下,微粒捕集器再生时,载体各端温度曲线呈双峰状,载体壁面峰值温度与稳态相比大大升高;且工况变化时间越短,这种现象越明显。     

基于道路循环工况的燃料电池空压机瞬态性能试验研究EI北大核心CSCD

燃料电池空压机的动态工作特性直接决定了燃料电池系统的实际工作性能。为通过试验系统地分析空压机的瞬态性能变化规律,搭建了空压机动态性能测试台,设计了一种可反映空压机真实工作特征的瞬态测试工况,分析了单个瞬态测试循环下空压机性能与运行参数的变化特性。结果表明,空压机在瞬态工况下的运行点主要位于稳态脉谱图的中间窄带部分,处于较高效率的工作区间;空压机的进出口流量差受压比和温度比共同影响而剧烈波动,且在高转速区域流量差较大,主要介于3.5~8.5 m~3/h之间;高转速区域最大功率消耗达到5.6 kW,造成较大的寄生损失,而出口温度变化的敏感性较低;当空压机转速由9750 r/min快速降低至4450 r/min时,流量变化存在约2 s的滞后。     

基于CFD流场分析的点胶均质化研究

传统顶针式点胶阀在小流量的工况下易出现气泡或真空包及断胶的现象,导致点胶阀出胶均质性差。针对此问题,文章提出改进点胶阀的进胶方式变为新型双侧进胶。通过CFD流体仿真软件对传统和改进后的点胶阀在小流量的工况下,进行出胶均匀性研究。仿真结果表明,双侧进胶点胶阀出口压力比单侧的压力高,并进行了实验验证,得到改进后的均质化好,具有推广应用价值。     

管带式散热器的优化设计

在对管带式散热器的传热及流阻特性进行分析的基础上,建立了优化设计的数学模型,并以某厂生产的CA141汽车用管带式散热器为例,采用混合罚函数法进行了优化设计计算。     

商用车发动机舱流场仿真与风罩优化设计

为提升某商用车最大转矩点工况下的散热能力,利用CFD技术对机舱流场特性和冷却性能进行了研究。通过仿真结果与风洞试验对比分析,验证了网格尺寸和模型的可靠性。针对散热器上部和左右侧出现的热风回流现象,在原机标配护风圈的基础上,增添了导流罩,并基于CFD技术结合试验设计对其结构参数进行优化,仿真结果显示,加装导流罩后热风回流量大幅降低,并伴随冷却风量稍有提升。最后进行热平衡道路试验。结果表明:最大转矩工况下,加装导流罩后许用极限环境温度提升3.4℃,验证了导流罩的有效性。     

涡轮增压柴油机进气流量建模研究

利用增压柴油机外特性试验数据,将用于计算增压燃气发动机进气流量的经验公式系数进行重新标定,建立增压柴油机进气流量估算模型。通过ESC和ETC试验分别进行增压柴油机稳态工况与动态工况模型预测流量与实测流量的对比验证。结果表明,稳态工况时,模型中两拟合公式结合使用,相对误差在(-10%,+10%)范围内;瞬态工况时,模型预测流量相对于试验流量的跟随性都较好,在瞬态小流量工况时选用一次拟合关系式计算效果更好。     

发动机冷却系统仿真计算分析

文章针对某型号国Ⅴ柴油机,应用Flowmaster软件建立发动机一维冷却系统模型,输入各元件流阻特性等边界条件,完成发动机冷却系统不同工况下的系统稳态模拟计算,得到系统和各元件的流量、压力分布和温升等情况,并对冷却系统工作能力进行预测、评价,根据计算分析结果提出改善建议,指导冷却系统的结构设计及试验,大大缩短研发时间,降低研发成本。     

蜂巢式液冷电池模块传热特性的试验研究

为4 A·h的21700型锂离子电池研发了蜂巢式液冷电池模块,并通过搭建的试验平台测定其充/放电过程的传热特性。结果表明:在25℃环境温度下,0.5C恒流恒压充电和1C恒流放电过程中,电池模块的最大温差均被控制在2℃以内;40℃环境温度下,1C恒流放电过程中,当冷却液流量大于1 L/min时电池模块的最大温差能保持在所要求的5℃以内。说明蜂巢式液冷电池模块冷却性能优良,可为未来电池热管理方案的设计提供技术支撑。     

基于NEDC工况的发动机热管理系统匹配研究

基于某国产1.5L汽油机进行热管理系统台架试验,利用试验数据来获取仿真计算的边界条件;在GTSuite软件平台中,搭建发动机-冷却系统耦合仿真模型,并对应目标机型的台架试验进行仿真计算与验证;对不同散热器、风扇、水泵构建的18种匹配方案进行分析。结果表明,相对于原机方案,最优匹配方案在新欧洲行驶工况(NEDC)下节油3.36%。