基于机舱流场仿真分析的重型汽车冷却系统优化

摘要

随着涡轮增压技术和高压共轨技术被广泛应用，重型汽车发动机热负荷和机械负荷日益增大。进入二十一世纪，节能环保成为重型汽车技术发展的主要方向之一，这就要求发动机在保证动力性、可靠性和耐久性的同时，进一步提高经济性和环保性能。控制发动机在适宜的温度状态下工作是保障发动机的动力性、可靠性、耐久性、经济性和环保性能的重要手段。因此，冷却系统设计就显得非常重要。 由于整车布置越来越紧凑，机舱内的零部件不断增多，机舱内空间越来越拥挤，对机舱内冷却空气的流动环境进行必要的优化才能充分发挥冷却器的散热能力。对机舱内冷却空气的流动环境进行优化设计是冷却系统优化设计中不可忽视的一个环节。 本文针对某公司的一款重型专用汽车底盘进行机舱优化布置，充分考虑了机舱入风口的进风格栅设置、热风回流挡板的布置位置等因素对机舱流场的影响，运用计算流体动力学分析理论和商业CFD软件针对该车型的典型恶劣工况进行模拟分析，优化机舱内冷却空气的流动环境，从而达到优化冷却系统设计的目的。 本文主要包括以下几方面内容: (1)介绍冷却系统优化设计的重要性和计算流体动力学在冷却系统优化设计中的实用性。 (2)介绍计算流体动力学优化分析理论基础，选择控制方程。 (3)使用pro/e三维软件进行冷却系统和机舱环境简化建模，使用STAR-CCM+软件进行机舱流场仿真优化分析，为优化气流分布、改善冷却系统性能提供较好的参考依据。 (4)根据成本最低、便于实施的原则选择一个优化方案，组织试验样车按GB/T12542《汽车热平衡能力道路试验方法》进行整车热平衡试验，验证仿真分析的效果。测试结果表明，优化分析方案较好地改善了冷却模块的散热效能，发动机出水温度降低2.7℃左右。 本文的研究内容，探讨了一种可行的方法，对优化冷却系统、提高整车散热能力、提高设计质量和设计速度具有积极的指导意义。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课置研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课置的主要研究内容

第2章 计算流体动力学优化分析理论基础

2．1 流体动力学控制方程

2．2 湍流模型及近壁区处理

2．3 计算流体动力学计算流程

2．4 基于有限体积法的离散化

2．5 计算工具-STAR-CCM+软件简介

2．6 本章小结

第3章 机舱CFD建模与仿真分析

3．1 几何建模及简化

3．2 网格划分

3．3 流场模型的选择

3．4 计算工况与流场边界条件设置

3．5 机舱CFD仿真分析结果

3．6 本章小结

第4章 机舱流场环境改进方案仿真分析

4．1 改进方案

4．2 仿真结果对比分析

4．3 本章小结

第5章 整车热平衡道路试验验证

5．1 试验说明

5．2 试验数据与仿真结果对比

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 展望

致谢

参考文献