【摘要】：發(fā)動(dòng)機(jī)艙屬于半封閉式的空間,其內(nèi)部布置了動(dòng)力總成系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等眾多復(fù)雜的部件。隨著人們對(duì)汽車動(dòng)力性、舒適性以及安全性的要求越來(lái)越高,越來(lái)越多的電子器件被集成到發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi),由此給發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的散熱帶來(lái)了更大的困難。發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理已經(jīng)成為汽車開發(fā)過(guò)程中工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文以某公司的一款商用車發(fā)動(dòng)機(jī)艙過(guò)熱為研究背景,運(yùn)用CFD方法對(duì)該商用車發(fā)動(dòng)機(jī)艙流場(chǎng)與溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,確定發(fā)動(dòng)機(jī)艙過(guò)熱的部位及原因,提出合理的改進(jìn)措施。首先,運(yùn)用前處理軟件Hypermesh對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的零部件進(jìn)行了簡(jiǎn)化、幾何清理和網(wǎng)格劃分,確定了初始條件和邊界條件,將換熱器簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì)模型,建立了可用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱分析的整車CFD模型。其次,選擇怠速工況作為危險(xiǎn)工況,最大扭矩工況作為校核工況,仿真得出兩種工況下的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布,尤其是冷卻模塊的散熱特性。根據(jù)機(jī)艙內(nèi)部流場(chǎng)特性,熱回流的存在導(dǎo)致進(jìn)入冷卻模塊的冷卻空氣流量不足,并且對(duì)冷卻模塊進(jìn)行循環(huán)加熱,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)艙散熱效果不佳。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布局和開發(fā)成本的考慮,提出了在冷卻模塊周圍增加導(dǎo)流板和阻流板的改進(jìn)方案,并對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行了仿真分析。對(duì)比改進(jìn)前后的仿真結(jié)果可知,與原型車相比,怠速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)艙的散熱效果改善比較明顯。導(dǎo)流板和阻流板一方面有效的阻止了熱空氣的回流,降低了進(jìn)氣溫度,減緩了冷凝器和散熱器部分的熱害集中。另一方面,導(dǎo)流板增加了前端冷卻模塊的進(jìn)氣流量,進(jìn)一步提升了冷卻部件的冷卻能力。最后,對(duì)整車進(jìn)行了道路熱平衡試驗(yàn),測(cè)量了兩種工況下對(duì)應(yīng)位置的溫度值。試驗(yàn)結(jié)果表明:CFD的仿真值與試驗(yàn)值基本一致,經(jīng)過(guò)誤差分析,所有誤差均在合理的范圍以內(nèi),驗(yàn)證了仿真分析的正確性。
【圖文】：

地結(jié)合了起來(lái)，計(jì)算流體力學(xué)在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算流體力學(xué)與理論分析、實(shí)逡逑驗(yàn)測(cè)試共同構(gòu)成了一套完整的研究流體流動(dòng)和傳熱的方法［５（）］，彌補(bǔ)了后兩者的在靈活性、逡逑普適性以及數(shù)學(xué)求解方面的短板。三者的關(guān)系如圖２．１所＾逡逑圖２．１流體力學(xué)三種方法關(guān)系圖逡逑計(jì)算流體力學(xué)解析方法采用數(shù)值方程式表示實(shí)際流體，其核心思想是采用數(shù)值計(jì)算逡逑方法求解流體力學(xué)的偏微分控制方程組，并通過(guò)圖像顯示得到流場(chǎng)參數(shù)在空間各個(gè)離散逡逑點(diǎn)處的數(shù)值［５１］。計(jì)算機(jī)的圖像顯示功能可以很好的呈現(xiàn)出傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)的物理現(xiàn)象，逡逑數(shù)值計(jì)算能力也可以求解任何復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題的微分方程的解而不受純理論分析時(shí)數(shù)學(xué)逡逑求解能力不夠的限制。因此，與其它兩種方法相比，ＣＦＤ具有靈活性強(qiáng)、周期短、成本逡逑低的優(yōu)勢(shì)。逡逑２．２流體力學(xué)控制方程逡逑無(wú)論自然界和工程領(lǐng)域涉及的流動(dòng)問(wèn)題多么復(fù)雜，都可以用流體力學(xué)的三大定律來(lái)逡逑描述，即質(zhì)量守恒定律，動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。換句話就是任何流動(dòng)問(wèn)題都必逡逑７逡逑

互相之間不存在混合滲透現(xiàn)象，因此也稱為穩(wěn)流。當(dāng)流速增加到一定程度時(shí)，流場(chǎng)中開逡逑始出現(xiàn)小的渦旋，流體不再是簡(jiǎn)單的分層流動(dòng)，，層與層之間開始互相混雜，呈混沌無(wú)序逡逑的狀況，此時(shí)的流動(dòng)稱為湍流也叫紊流。兩種流動(dòng)狀態(tài)的示意圖如圖２．２所示。工程領(lǐng)逡逑域的流動(dòng)問(wèn)題大多數(shù)屬于揣流范疇。逡逑ｅ邋Ｗ逡逑（ａ）層流邐（ｂ）揣流逡逑圖２．邋２層流和湍流逡逑在工程應(yīng)用中引用雷諾數(shù)凡來(lái)區(qū)分層流和湍流。雷諾數(shù)凡的定義為：逡逑ｎ邋ｐｖＬ逡逑Ｋ＝—－邐（２．１３）逡逑式中：ｐ—流體密度（ｋｇ／ｍ３）；逡逑＂ 動(dòng)力粘度系數(shù)（ｋｇ／ｍ＿ｓ）；逡逑ｖ一平均流速（ｍ／ｓ）；逡逑Ｈ寺征長(zhǎng)度（ｍ）；逡逑當(dāng)雷諾數(shù)Ｒｅ＜２３００時(shí)，流動(dòng)為層流流動(dòng)，而當(dāng)雷諾數(shù)Ｒｅ＞４０００時(shí)可以認(rèn)為流動(dòng)為逡逑湍流流動(dòng)。逡逑２．４．２湍流基本方程逡逑無(wú)論湍流運(yùn)動(dòng)多么復(fù)雜，２．２．２節(jié)的式（２．５）和（２．６）所表示的Ｎ－Ｓ方程對(duì)于揣流逡逑的瞬時(shí)流動(dòng)都是適用的，下面針對(duì)不可壓縮流體建立１邋Ｊ、２方向的湍流瞬時(shí)控制方逡逑程：逡逑ｄｉｖｕ邋＝邋０邐（２．１４）逡逑＾－－＼ｒ邋ｄｉｖ［ｕｕ）邋＝邋—－—邐＋邋ｖｄｉｖ邋（ｇｒａｄｕ）逡逑１邋３逡逑—＋邋ｄｉｖ（ｖｕ）邋＝邐—邋＋邋ｖｄｉｖ（ｇｒａｄｖ）邋＞邐（２．１５）逡逑ｄ
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2706919