基于CFD技术的汽车中冷器性能分析及结构优化

摘要

随着汽车工业的不断发展和完善，石油能源等非再生资源的日益枯竭、日益严重的污染问题，汽车尾气排放及污染问题备受人们的关注，同时国家严格的汽车尾气排放标准，使得发动机尾气排放性能成为汽车设计的一个极为关键指标。增压中冷系统不但能够提高汽车发动机的输出功率，而且能够降低污染，对改善发动机性能有着较为重要的意义。
　　由于中冷器的翅片数目庞大，目前计算机性能达不到网格划分的能力，需对中冷器芯体进行多孔介质模型处理。同时因为汽车中冷器内流场较为复杂，这使得试验研究受到了一定的局限性。因此本文利用三维CFD模拟软件，对某型汽车中冷器局部百叶窗翅片进行温度场和压力场分析，获取分析整体所需的多孔介质模型所需的粘性阻力系数和惯性阻力系数，进而对其整体进行流体分析，得到中冷器局部换热单元及整体内流场流动情况，获取中冷器出口温度和进出口压降。将其与企业风洞实验数据相比较，验证CFD-多孔介质理论的可行性。
　　最后，在百叶窗其他参数不变的基础上，调整其开窗角度、间距及其厚度，在6种不同工况下进行模拟仿真，通过对比换热系数、进出口压降及其综合评价因子，得到性能较优的参数组合，优化模型其换热系数较高，进出口压降低，综合换热性能优于原模型。这为中冷器的优化提供了设计参考。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容

第2章 汽车中冷器的CFD方法选择及数值模型建立

2.1流体动力学基本控制方程

2.2求解方法及模型的建立

2.3计算模型的建立

2.4网格划分

2.5边界条件的选择

2.6本章小节

第3章 管带式汽车中冷器CFD仿真计算

3.1中冷器局部换热单元的数值模拟

3.2中冷器整体仿真分析（多孔介质代替散热带）

3.3仿真结果处理

3.4本章小节

第4章 汽车中冷器风洞试验

4.1试验对象

4.2风洞试验原理

4.3试验目的

4.4试验条件

4.5试验数据处理及数值模拟验证分析

4.6本章小节

第5章 百叶窗翅片参数优化及对流动换热性能影响

5.1不同开窗角度对中冷器性能的影响

5.2不同百叶窗间距对中冷器性能的影响

5.3不同翅片厚度对中冷器性能的影响

5.4优化模型仿真对比分析

5.5本章小节

第6章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录