不同车速对重卡冷却模块性能影响研究

文章以某重卡发动机冷却模块为研究对象,利用CFD STARCCM+、K-Omega湍流模型和MRF多重参考系模型,对整机冷却模块、冷却风扇和发动机舱的流场进行模拟分析。根据CFD仿真结果,用Kuli软件建立一维仿真模型,得到不同车速下的散热器液气温差值和中冷温升值,从而得出不同车速对冷却模块性能的具体影响。     

某MPV车型进气格栅开口角度的仿真分析

为研究某MPV车型进气格栅开口角度对整车风阻性能和发动机舱散热性能的影响规律,本研究采用CFD数值仿真对某MPV车型在不同车速和不同进气格栅开口角度下分别进行仿真,分析进气格栅不同开口角度对整车风阻系数、发动机舱内流阻力和散热器进风量的影响。仿真结果表明:进气格栅全关状态相对于全开状态,整车风阻系数可有效降低3.37%;随着进气开口角度的增大,不同车速下发动机舱内流阻力均呈现出先逐步增大后趋于稳定的变化规律;中高速工况下,格栅开口角度过大会导致发动机舱上方部分区域出现气流漩涡现象,中冷器下方冷却气流出现大量逃逸现象,结果导致散热器进风量降低。仿真分析结果为整车开发前期提供了一定的指导意见。     

基于响应面模型的智能台架供风系统开发

为解决瞬态工况下,汽车主动进气格栅（AGS）开度及风扇转速实时调整,换热器进风量时刻改变,热管理测试台架风机无法实时为换热器提供精准瞬态供风这一问题,应用计算流体力学（CFD）仿真技术,分析了换热器进风量与车速、AGS开度及风扇转速之间的关系,并构建了数学模型,模型预测误差小于6.6%。将该模型置于CANOE设备中,与VN1640设备及风机系统连接,可实时采集车速、AGS开度及风扇转速CAN信号,计算换热器进风量,从而控制风机输出相应风量,实现了台架风机为换热器提供精准、实时供风这一目标。     

汽车冷却风扇设计参数仿真优化

鉴于汽车冷却风扇的工作性能直接影响发动机舱的散热性能,本研究以全面提升散热器入口进风量和冷却风扇有效功率为优化目标,以实车为例,进行了冷却风扇轴向伸入距离、风扇与风扇罩径向间隙和风扇旋转中心偏移距离三个设计参数进行优化。首先采用计算流体力学(CFD)方法,单因素分析各个设计参数对散热器入口进风量和冷却风扇有效功率的影响规律。然后采用正交试验方法,对发动机舱散热性能的影响因素进行了研究,发现风扇与风扇罩径向间隙的变化相对于其他因素对发动机舱散热性能的影响更为显著,并获得了风扇设计参数的最佳组合方案。最后经过仿真验证结果表明,与原车模型相比,优化后在爬坡工况下散热器进风量提升了10.90%,风扇进风量提升了8.81%,风扇有效功率提升了12.22%,发动机表面温度降低了1.23℃,其结果有效地改善了发动机舱的散热性能。     

汽车前端进风量的模拟研究

为了分析不同车速下风扇的开启对汽车前端进风量的影响，通过CFD模拟了冷却模块上有无挡板两种情况下的进风量。随着车速的不断增加，风扇开启的增量越来越小，当车速达到一定速度后，风扇开启相对风扇关闭的进风量反而减少，风扇开启后起到了阻碍进风的作用。     

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%。     

汽车进气格栅角度与冷却风扇转速的匹配研究

汽车冷却系统前端进气量直接影响发动机舱的散热性能和气动阻力。针对某安装主动进气格栅(AGS)的乘用车在高速与低速行驶工况下,发动机存在过度冷却与过热等问题,采用计算流体力学(CFD)方法,分析了不同工况下,格栅进气角度与风扇转速对前发动机舱流场的影响;建立了格栅角度与风扇转速优化匹配的准则与方案,并通过匹配实例仿真和实车实验,对匹配方案的实际效果进行验证,结果表明,该进气模块匹配方案能满足极限工况下的散热需求,百公里油耗降低0.166 L。     

车用燃料电池发动机热管理系统研究

建立了车用燃料电池发动机热管理系统模型,该模型能考虑系统内各部件间及部件与电池堆间的相互影响;应用该模型计算分析了某65 kW车用燃料电池热管理系统对燃料电池堆性能的影响、热管理系统运行参数的控制依据和散热器布置形式的影响等。结果表明,应主要通过调节冷却风扇转速来调整电池堆温度,通过调节冷却水泵来保持电池堆进出口水温温差;散热器并联要优于散热器串联。     

汽车发动机舱散热组件布局仿真优化

鉴于由冷凝器、散热器和冷却风扇组成的汽车散热组件的布置直接影响整车的散热性能,本文中以提升进风量为目标,对某车型的冷凝器、散热器和冷却风扇三者间的距离关系进行优化。首先采用计算流体力学仿真,比较了冷凝器单独前移和冷凝器与散热器一同前移两种方案,发现后一种方案能更好地提升散热组件的进风量。然后采用正交试验方法,对冷凝器、散热器和冷却风扇的间距进行优化,获得散热组件的最佳布置方案。最后实车试验验证结果表明,与原车相比,优化后工况Ⅰ和工况Ⅱ下的散热器进风量分别提高了29.95%和4.54%,改善了整车的散热性能。     

基于三维/一维强耦合模型的整车热平衡与热系统参数对性能影响的研究

汽车热管理系统参数变化会对其各项性能产生影响，因此须运用新的研究手段来同时对热管理系统不同维度的多项性能指标进行研究。本文利用AMESim和STAR-CCM+构建了一维/三维强耦合的汽车热管理仿真模型。此模型可同时对不同热平衡工况下的三维和一维温度场和流场结果等多项性能进行研究。相对应的一维分析结果表明，爬坡工况下冷却系统散热能力最差，怠速工况下空调制冷能力最差。为研究热管理系统参数的改变对其性能影响，分析了风扇和水泵的转速对爬坡工况下冷却系统散热的影响以及风扇和压缩机的转速对怠速工况下空调系统制冷的影响。     

硅油风扇离合器设计和试验

汽车用水冷式发动机的冷却风扇一般都是直接安装在发动机水泵轴上或曲轴的前端。风扇的转速与发动机转速成正比。当发动机转速提高时,风扇的转速与风量亦随之提高。但是发动机工作时需要由冷却系统带走的热量和发动机的转速并无直接关系,它是随着发动机的负荷而变化的。因此在汽车运行时,风扇所产生的风量和冷却发动机所需要的风量就不可能在各种工况下都相适应。通常汽车发动机的风扇是按照对冷却系的最不利工况(例如汽车     

发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用

工程车辆通常将冷却风扇与散热器进行组合作为发动机冷却系统,为便于对冷却系统性能进行评估,在熵产单元数、效率等散热器性能评价方法基础上,将冷却风扇纳入评价体系,实现系统性能评估。结合国内某型双钢轮振动压路机,将该方法应用于正向设计中,实现对冷却风扇优选。结果表明:以冷空气侧的空气体积流量为公共变量,可将冷却风扇与散热器整合在熵产单元数、效率的评价指标内;三维CFD仿真模型中,中冷器、冷却液散热器、液压油散热器热流体温度误差分别为3.15%,4.07%,2.83%,误差在合理范围内,仿真模型正确;仿真中获取的冷空气实际流量,对整个评价和设计具有较为重要的作用;在产品正向设计时,该方法可用于冷却风扇优选。     

汽车前端冷却模块空气侧热流场仿真与试验研究

为了研究封闭部分格栅和加装底护板对前端冷却模块性能的影响以及散热器空气侧热流场仿真结果与试验数据的相关性,建立了某排气前置车型的详细机舱热管理分析模型,应用多孔介质模型和旋转参考坐标系(Moving Reference Frame,MRF)方法建立了换热器和散热风扇的计算模型,对前端冷却模块空气侧流场和热场进行仿真并将部分仿真结果与试验数据进行了比较。分析结果表明,封闭部分格栅和加装底护板均能增加中冷器进风量;散热器前风速平均值、前部和后部的温度平均值与试验值相比误差均小于10%;考虑局部高温辐射并与机舱热流场的耦合模拟能大大提高热分析精度。     

基于CFD方法的环形风扇顶隙流动研究

针对环形风扇系统存在叶顶间隙流大、风扇效率低的问题,提出了新的环形风扇护风装置,用于降低环形风扇回风量。文中基于计算流体力学(CFD)方法,建立了车辆冷却系统三维数值计算模型,用于确定不同叶尖间隙对风扇回风量的影响。结果表明,改进的环形风扇护风装置相比U型护风装置,有效风量提高13%,风量利用率提高16.3%,系统散热能力提高3.5%以上。对于使用新型环形风扇护风装置的车辆,相比使用U型护风装置的车辆风扇转速降低13%,提高了整车燃油经济性。     

某两栖车辆动力舱冷却风道流场仿真分析

本文基于三维模型,利用CFD分析软件,建立了某两栖车辆动力舱内三维空气流动数学模型。应用Realizablek-ε湍流模型描述湍流流动,输入风扇转速作为动量源,重点分析动力舱内涡流区对发动机散热的影响。结果显示,数值模拟技术可以用于两栖车辆动力舱内部空气流动分析,出风口分布位置对进气流量影响显著,为优化设计提供了依据。     

基于中心组合设计的主动进气格栅多开度控制模型的建立

本文中对一种基于冷却需求预测进行AGS多开度控制的新方法的研究。首先通过建立发动机舱热管理模型,对发动机散热和冷却需求进行理论分析,提出能满足冷却系统对进风量的实时需求的格栅多开角度控制算法。接着,引入中心组合设计法设计标定方案并采用二次多项式回归方程建立车速-格栅开度-风扇状态的3因素风量预测模型。最后进行实车试验。结果表明,该方法能实时满足整车冷却需求,优化标定方案,有效降低汽车行驶阻力,提升燃油经济性。     

基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法

提出了基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法,此方法兼具CFD对进气系统三维流动特性准确描述与一维仿真对内燃机进气系统全局控制的优点。建立了进气歧管三维模型,采用GT-Power软件进行缸内工作过程模型仿真,根据试验数据标定仿真模型。通过一维-三维耦合仿真计算得到进气歧管各转速下的流动参数,以此作为CFD仿真的边界条件,优化进气歧管的结构参数。通过整机试验对进气歧管流动性能进行了验证。试验结果表明,该方法能够较好地指导进气歧管设计。     

基于GT-Suite的重型载货车冷却系统仿真及匹配设计

基于GT-Suite软件建立了某重型载货车发动机冷却系统的一维-准三维混合仿真模型,通过对发动机极限工况下出水温度、出水流量等计算结果与试验值对比分析,验证了仿真模型的准确性。最后在此模型基础上对发动机冷却系统进行风扇选型匹配,实现了满足整车冷却性能要求的前提下,减小了其消耗功率,从而提高了整车经济性。     

基于一维、三维及耦合模型的汽油机进气系统优化

建立了基于一维计算流体动力学(CFD)进排气系统的某4缸4行程电喷汽油机工作过程循环数值模型,在验证模型精度的基础上,对发动机的歧管长度和配气相位进行了优化。通过一维CFD模型计算得到的进气系统优化结果,建立了进气歧管的三维稳态CFD模型,分析了歧管各支管的流动阻力和流动均匀性。最后将一维与三维进气歧管模型耦合建立汽油机工作过程循环数值模型,对该发动机工作过程中进气歧管内的动态流动进行了详细解析,分析了歧管长度和配气相位对流动的影响。     

基于电子风扇控制的混合动力客车散热器面积计算

混合动力客车配置电子风扇是发展趋势,但电子风扇的转速、扇叶直径、整车电流对冷却效果有较大影响。用传统方法匹配散热器,很难满足发动机的冷却需要。本文提出一种针对于电子风扇控制冷却的散热器散热面积计算方法。