某卡车发动机舱散热特性分析

摘要

发动机舱散热性能的好坏直接影响汽车的动力性、经济性以及可靠性。本文针对某卡车高温道路试验出现机舱过热现象，采用CFD方法对发动机舱流场与温度场进行仿真分析。通过对几何模型进行简化、网格划分、计算域和边界条件的设定，建立了整车有限元模型。高速工况下整车内外流场分析得出，高速行驶时整车气动阻力系数为0.63，升力系数为0.23，汽车外形结构合理，气体流动顺畅。
　　考虑对流、辐射等传热因素的影响，分析最大扭矩和额定功率工况下，发动机舱流场和温度场，结果表明:舱内整体流动情况较好，但是局部狭小空间存在滞留和回流现象，影响了冷却部件和整个机舱的散热。
　　研究怠速工况下风扇布置对发动机舱散热性能的影响，得出IRFM布置方式比IFRM方式更利于机舱的散热，且机舱热量分布与空气流量和流向等多种因素有关。对于IRFM布置方式的汽车，在风扇抽吸作用范围内，风扇和散热器的距离越大，越利于散热器散热;风扇与发动机之间存在最佳距离，使得整体散热性能最好，该距离跟风扇形状等因素有关。
　　根据代价最小、工程最优原则，提出车架内侧添加阻流板并在中冷器下方添加导流板的改进方案。改进后的仿真结果表明:大部分回流空气被阻隔，发动机舱前端温度明显降低;各冷却部件换热功率都有不同程度的提升，机舱整体散热性能得到改善。
　　最后，对整车进行热平衡试验，测取相应工况下的温度值，结果表明:试验值与仿真值基本一致，误差在合理范围内，验证了仿真分析的准确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 发动机舱热管理系统

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文主要内容

1．5 本章小结

2 流体力学与传热学基本理论

2．1 流动和传热的基本方程

2．1．1 质量守恒方程

2．1．2 动量守恒方程

2．1．3 能量守恒方程

2．2 湍流模型

2．2．1 湍流的基本方程

2．2．2 两方程模型

2．3 控制方程的离散

2．3．1 离散化方法

2．3．2 离散格式

2．4 SIMPLE算法

2．5 热传递方式

2．5．1 热传导

2．5．2 热对流

2．5．3 热辐射

2．6 本章小节

3 整车CFD模型的建立和流动特性分析

3．1 几何模型的分组和简化

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 面网格划分

3．2．2 计算域的建立

3．2．3 体网格划分

3．3 边界条件的设定

3．3．1 仿真工况的设定

3．3．2 流场工质属性

3．3．3 外部边界条件

3．3．4 内部边界条件

3．4 整车流动特性分析

3．5 本章小结

4 卡车发动机舱仿真分析

4．1 发动机舱流场和温度场分析

4．1．1 流场分析

4．1．2 温度场分析

4．2 风扇布置对发动机舱散热性能的影响

4．2．1 IRFM和IFRM布置方式的比较

4．2．2 舱内主要部件间的距离对散热性能的影响

4．3 本章小结

5 卡车发动机舱结构改进与性能提升

5．1 卡车发动机舱结构改进

5．2 卡车发动机舱性能提升

5．2．1 流场和温度场分析

5．2．2 冷却部件散热性能分析

5．3 本章小结

6 整车热平衡试验

6．1 试验方法与内容

6．2 试验结果对比与分析

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献

附录