发动机舱过热的仿真分析

发动机舱过热的仿真 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 摘要:针对发动机舱存在过热现象,应用CAE技术对整车在怠速时的机舱内空气 流动状况进行了仿真分析,结果 显示在散热器,冷凝器及风扇处存在回流现象,经过排气歧管的气流因其它部件遮 挡而流向右大灯,且排气歧管 温度很高,相当于对气流进行加热,造成右大灯温度过高.文章通过设置导流通道 来增加进风量和减小回流,改 善了发动机舱内的空气流动状况,因此,该 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是有效可行的,指出通过对发动机 舱进行冷态的模拟仿真并辅助 一 定的实践经验完全可以解决好发动机舱过热问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 . 关键词:轿车:发动机舱热管理;冷态模拟;湍流;回流 EngineCompartmentOverheatSimulationAnalysis Abstract:Aimedatoverheatphenomenoninenginecompartment,simulationanalysisofairflowstatusinengine compartmentisproceededinidlebyusingCAE.Theresultisshownthatthereisseriouscircumfluencebetweenthe radiator,condenserandfan.Theairflowthroughtheexhaustmanifoldflowingtotherightlampobstructedfromother components,thetemperatureintheexhaustmanifoldisveryhigh.Thatistheairflowisheated.Thesemadetheright lamphaveahightemperature.Byinstallingdeflectingchanneltoincreaseairsupplyrateanddecreasecircumfluence, theairflowstatusinenginecompartmentisimproved.Thissolutioniseffectiveandfeasible.Itisindicatedthatbyusing coldsimulatedartificialityinenginecompartmentandassistedwithpracticalexperiences,theproblemofoverheatin enginecompartmentcanbesolvedcompletely. Keywords:Sedan;Enginecompartmentheatmanagement;Coldsimulation;Turbulence;Ci rcumfluence 在整车开发过程中,如果在设计阶段没有充分考 虑发动机舱的布置对机舱内流的影响,就很可能形成 机舱内冷却空气的严重回流,甚至是局部的流动"死 区",形成机舱内的气体被循环加热,造成机舱整体 或局部温度过高,影响车辆的正常使用性能,严重的 可能会引起车辆的自燃『1];后期问题的解决也可能会 引起机舱空间布置的重新更改,造成设计周期的延长 和开发成本的巨大浪费. 某轿车在室温37?全负荷工作后怠速开空调情 况下,机舱内温度偏高,特别是右大灯处,密封胶条 发生明显的软化现象.针对该问题,运用STAR—CD 软件,通过冷态模拟,分析在发动机怠速状况下机舱 内的流场分布,以寻求解决问题的根源. . 3O— l模型建立 由于机舱热管理分析是涉及整车的分析项目,部 件众多,特别是机舱内发动机,变速器及其附件等的 结构形状十分复杂,在建立模型时要充分考虑部件间 的位置关系和连接关系,结构形状的保持和单元数量 问的关系等,合理调节单元数量和计算精度间的关系. 1.1理论基础 轿车周围的流体是空气,对于空气来说,当风速 小于1/3声速时,也就是在风速小于408km/h时,可 以认为是不可压缩气体,因此机舱热管理研究可以把 周围的气体考虑成不可压缩的[2]. 描述定常不可压粘性流体的基本方程是Navier. Stokes方程,要完全求解N.s方程,由于计算机技术 的限制,目前还不能实现.现在工程中应用最广泛的 是雷诺时均N—S方程: ,一一, + , + (P)xi一 7.V2. )+P:0 :. 式中:i,广一坐标轴的3个方向,i,j=l,2,3; 厂一坐标的3个分量. 但此方程引入了关联项_j,,这需要引入相应 湍流模型来使方程封闭,对机舱内空气流动分析,可 用高雷诺数e湍流模型: 方程善+鸶考c鸶J+G—占 s方程:詈+专考(考j+c昙一z 式中:G:f+1;axj_dJ_d 2 —— 涡粘性系数,Pt:. 对于" 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 "的e模型,其常数值为: = 1.0,=1.3,1=1.44,2:1.92,=0.09 1.2计算模型及边界设定例 对于发动机舱热分析,建立的流体分析区域为车 前2倍车长,车后4倍车长,左右各3倍车宽,高度 为5倍车高.最大单元尺寸为256mm,最小单元为 8nlm,车 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面基本单元为32mm,建立了1层边界层, 其厚度为1mm,整个模型流体单元数为6642979个, 机舱部分体网格,如图1所示. 散热器和冷凝器采用多孔介质来模拟气流在其厚 度方向上的压力降,阻力系数oc和可通过试验测定; 风扇采用MRF隐式算法,转速为2250r/min.对模 型进行物性设置,37?时空气的密度为1.14kg/m, 运动粘度为1.888×10.m/s. 由于要模拟发动机怠速下的机舱流场分布,对于 整个流场区域的进风口应设为0m/s,但考虑到计算 模型的收敛性,在不影响模拟状态的情况下给进风口 0.1m/s的初速度,湍流强度设为3%,车身表面和地 面设为无滑移壁面,其它流域边界设为滑移壁面,出 口为1标准大气压的压力条件,湍流强度也为3; 差分格式选择UD格式,湍流模型选择k-e高雷诺 数模型. 2结果分析 1)对整车速度场进行详细分析,发现造成右侧大灯 处温度偏高主要有2个原因:1)在垂直地面一-300位 置的剖面处,如图2所示,经过散热器和冷凝器初步 加热的冷却空气由冷却风扇吹向高温的排气歧管,高 温气体沿机体上升,进入右大灯处,高温气体到达该 部位后流速较低,扩散缓慢,于是造成了该部位的温 度偏高;2)在平行地面Z:500位置的剖面处,如 图3所示,经过散热器和冷凝器的冷却空气被风扇吹 到发动机表面后产生反射回流,又进入散热器和冷凝 器被循环加热,造成了机舱温度的升高. 机舱流动计算Z 速度幅值 单位:m/s 最大值:28.91 最小值:0.168E一9 机舱流动计算 显示速度矢量 截面位置:2'--500(Z-O位置为地面) 图3在z=500处的速度矢量剖面图 . 31— 由于冷却风扇不是安装在正对散热器的位置,而 是偏左120mm,且左边的部件相对右边较少,空间 较大,空气流动较为顺畅,流速也较大,散热较为充 分,所以机舱左部分的温度比右部的温度稍低. 针对上述问题,制定以下方案: 1)重新对机舱部件进行布置,特别是排气歧管 和冷却风扇的安装位置,该方案能彻底解决问题,但 代价巨大; 2)在局部设置挡板,将高温气流的通道隔断, 避免对该部位进行加热,该方案由于空间限制和部件 间的干涉,不易实施; 3)改用更大功率的高效风扇,增大冷却空气的 进风量,但是影响了整车的动力性和经济性,局部结 构需要一定修改,整车成本也有一定增加; 4)在进气格栅,散热器,冷凝器和风扇间设置 密封性较好的导流通道,阻止回流,增加冷却空气的 进气量. 3改进方案验证 综合成本,周期和达到的效果考虑,有针对性地 对第4种方案进行验证,首先由设计部门设计出切实 可行的散热器,冷凝器和风扇,以及整个冷却系统的 密封导流通道,导流通道结构,如图4所示.然后再 进行新状态下的机舱流场分析,同时制作试制件,进 行试验验证. 图4导流通道结构 通过分析与图3相同位置的速度矢量图,如图5所 示,发现回流区域基本消除,通过散热器和冷凝器的 空气流速有了整体的改善,速度较小区域的流速有较 大的提升,从分析结果来看达到了预期的目的.为验 证该方案的有效性,进行了37?恒温室内的机舱温 度测试试验,试验数据,如表1所示. . 32一 es—uhood32 显示速度矢量 单位:m/s 銎显示速度矢量7L 截面位置:Z=500(Z=0位置为地面) 图5加导流通道后:=500处的速度矢量刳面图 表I原状态和改进状态下机舱内测点温度对比表? 试验结果表明: 1)机舱整体温度有了较大地下降,特别是ECU 处有l2?的降低,发动机前面的温度有9.5?的降低, 右大灯处也有5.2?的降低,均满足使用要求; 2)局部温度有小幅上升,如助力转向泵处,这 是由于结构改进后,更多的经过排气歧管的热空气流 过助力转向泵,但该处的温度仍然在其工作温度允许 范围内. 4结论 分析结果和试验结果表明,对于发动机舱热管理 仿真,不必进行复杂的热态模拟,只进行相对简单的 机舱冷态分析,来研究机舱内的空气流动状况,根据 流场信息并辅助于一定的设计经验来分析设计缺陷, 完全可以达到为机舱布置和设计提供理论指导的实际 意义. 散热器,冷凝器和冷却风扇问的合理密封,可以 保证更多的冷却空气经过散热器和冷凝器,并能成功 减小或避免回流的发生,对机舱内的冷却起着重要作 用. 参考文献 【1]姚仲鹏,王新国.车辆冷却传热[MI.北京:北京理工大学出版社, 2001. [2]扶原放.轿车外流场的数值模拟[M】.吉林:吉林大学,2002. [31STAR-CDV3.26help文档. (收稿日期:2009—08—06) 一一