发动机舱温度场对燃油经济性的影响研究
发布时间：2021-09-11 18:01
随着汽车工业的不断发展,汽车数量快速增加,燃油消耗和环境污染问题日益严峻,节能减排逐渐成为国际汽车企业较为重视的研究目标。影响汽车燃油消耗的因素很多,包括:路况、发动机特性、驾驶技术和使用环境等,其中环境温度对燃油经济性的影响很大,以我国南北两地为例,北方冬季和南方夏季的温差正常可以达到60℃,而温度又直接影响到汽车的经济性、可靠性和舒适性。本文以发动机舱模型为研究对象,采用数值模拟方法,对发动机舱内影响燃油经济性的因素进行了较为系统的研究。首先,本文介绍了CFD国内外现状和数值模拟理论,并以此为基础,使用CATIA建立了发动机舱模型。为达到仿真环境要求,使用UG建立发动机舱计算域模型,并使用软件ICEM对发动机舱模型进行高精度网格划分。接着,确定发动机舱各模块计算模型和模拟方法,并设置汽车外部边界条件和发动机舱内部边界条件。其次,将建立好的发动机舱模型导入软件FLUENT进行数值仿真计算,对发动机舱模型在特定的环境温度和行驶速度条件下进行温度场和流场仿真分析,最终得到汽车发动机舱的速度矢量分布图和温度分布图,结果显示发动机舱存在热空气回流和热堆积现象。最后,在GT-POWER中搭建发...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动舱内部结构示意图
不能达到理想状态，因此，持续供应足量清洁的空气是至关重要的。涡轮增压技术的零件布置更为紧凑，对进气温度和进气量有很严格的控制，越来部件对发动机舱的合理布置、散热性能和内流阻力提出了更高的要求。发动机在中，涡轮增压器存在受压受热的现象，空气压缩导致温度更高，过高的温度环境气密度下降和进气效率降低，同时也易导致发动机不正常燃烧[9]。影响进气系统的因素包括：发动机转速、冷却水温度和进气管结构等。进气系统的内流阻力来源于管道结构和空气流动状态，主要分为内部摩擦阻力和。内部摩擦阻力是由管道长度和形状所决定，局部阻力则是由一系列阻力累加而进气管道转弯处、空气滤清器、增压器、中冷器等组件的缝隙等[10]。进气损失影数，同时也会降低发动机有效输出功率和燃烧效率，影响尾气排放质量。发动机冷却系统的功用是保证发动机在任意环境下都能保持正常工作温度，不仅度过高导致发动机过热，也要保证低温情况下发动机不能过冷，同时当发动机冷以快速升温到正常工作温度，对于大部分汽车来说，冷却水的温度一般控制在 9]。如图 1-2 所示，发动机冷却系统的主要部件包括：节温器、散热器、水套、水泵扇、补偿水桶和循环管道等[12]，由于组成部件较多，影响冷却效果的因素也很复要有四个影响因素：冷却液的流量、冷却系统的散热效果、管道结构和空气流量
散热面积越大，冷却效果也就越好，图1-3 为散热器结构示意图。但是发动机在工作时各部件的热量分布并不相同，因此对散热能力的要求也不相同，比如对气缸壁这样的高温区域而言，需要足够的水循环降温来达到散热效果，据研究数据表明，缸套磨损会在气缸壁温度达到 85℃以上时明显降低，当气缸壁温度降低至 50℃时，缸套磨损是 85℃时的 5 倍[13]。冷却循环水量主要受到水套、水泵结构和冷却液温度的影响，当冷却液水温过高时，冷却液容易产生水泡从而减少水流量[14]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车发动机电控冷却系统的设计[J]. 王波,王民慧. 农业装备与车辆工程. 2018(03)
[2]基于CATIA二次开发的汽车雨刮器四连杆机构参数化设计[J]. 吴栋臣. 工业技术创新. 2018(01)
[3]新型汽油发动机进气瞬间增压系统的研究[J]. 雷艺. 装备制造技术. 2017(09)
[4]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[5]发动机冷却系统对废气排放的影响及其改进措施研究[J]. 李镇杰,林少敏. 机电工程技术. 2017(05)
[6]怠速工况下轿车发动机舱热管理模拟分析[J]. 吴贵新. 机电技术. 2017(01)
[7]发动机舱对流换热CFD模拟的基础问题[J]. 刘桂兰,赵兰萍,杨志刚. 计算机辅助工程. 2017(01)
[8]基于STAR-CCM+的轿车发动机舱热管理仿真分析与研究[J]. 谢暴,许述财,陶其铭. 常熟理工学院学报. 2016(04)
[9]基于Fluent的汽车散热器热耦合仿真[J]. 张书义,刘松,曹汝恒,曹建明. 汽车实用技术. 2016(06)
[10]基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化[J]. 谢暴,陶其铭. 汽车安全与节能学报. 2016(01)
硕士论文
[1]汽车发动机舱热管理的数值模拟研究[D]. 田杰安.山东大学 2013
[2]某新车型发动机舱热管理的研究与改进[D]. 李传峰.上海交通大学 2013
[3]卡车发动机舱流场与散热性能研究[D]. 曹国强.南京理工大学 2013
[4]汽车发动机舱热管理研究与改进[D]. 袁侠义.湖南大学 2010
[5]发动机舱的热仿真与热分析[D]. 康芹.西北工业大学 2007
本文编号：3393460
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动舱内部结构示意图
不能达到理想状态，因此，持续供应足量清洁的空气是至关重要的。涡轮增压技术的零件布置更为紧凑，对进气温度和进气量有很严格的控制，越来部件对发动机舱的合理布置、散热性能和内流阻力提出了更高的要求。发动机在中，涡轮增压器存在受压受热的现象，空气压缩导致温度更高，过高的温度环境气密度下降和进气效率降低，同时也易导致发动机不正常燃烧[9]。影响进气系统的因素包括：发动机转速、冷却水温度和进气管结构等。进气系统的内流阻力来源于管道结构和空气流动状态，主要分为内部摩擦阻力和。内部摩擦阻力是由管道长度和形状所决定，局部阻力则是由一系列阻力累加而进气管道转弯处、空气滤清器、增压器、中冷器等组件的缝隙等[10]。进气损失影数，同时也会降低发动机有效输出功率和燃烧效率，影响尾气排放质量。发动机冷却系统的功用是保证发动机在任意环境下都能保持正常工作温度，不仅度过高导致发动机过热，也要保证低温情况下发动机不能过冷，同时当发动机冷以快速升温到正常工作温度，对于大部分汽车来说，冷却水的温度一般控制在 9]。如图 1-2 所示，发动机冷却系统的主要部件包括：节温器、散热器、水套、水泵扇、补偿水桶和循环管道等[12]，由于组成部件较多，影响冷却效果的因素也很复要有四个影响因素：冷却液的流量、冷却系统的散热效果、管道结构和空气流量
散热面积越大，冷却效果也就越好，图1-3 为散热器结构示意图。但是发动机在工作时各部件的热量分布并不相同，因此对散热能力的要求也不相同，比如对气缸壁这样的高温区域而言，需要足够的水循环降温来达到散热效果，据研究数据表明，缸套磨损会在气缸壁温度达到 85℃以上时明显降低，当气缸壁温度降低至 50℃时，缸套磨损是 85℃时的 5 倍[13]。冷却循环水量主要受到水套、水泵结构和冷却液温度的影响，当冷却液水温过高时，冷却液容易产生水泡从而减少水流量[14]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车发动机电控冷却系统的设计[J]. 王波,王民慧. 农业装备与车辆工程. 2018(03)
[2]基于CATIA二次开发的汽车雨刮器四连杆机构参数化设计[J]. 吴栋臣. 工业技术创新. 2018(01)
[3]新型汽油发动机进气瞬间增压系统的研究[J]. 雷艺. 装备制造技术. 2017(09)
[4]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[5]发动机冷却系统对废气排放的影响及其改进措施研究[J]. 李镇杰,林少敏. 机电工程技术. 2017(05)
[6]怠速工况下轿车发动机舱热管理模拟分析[J]. 吴贵新. 机电技术. 2017(01)
[7]发动机舱对流换热CFD模拟的基础问题[J]. 刘桂兰,赵兰萍,杨志刚. 计算机辅助工程. 2017(01)
[8]基于STAR-CCM+的轿车发动机舱热管理仿真分析与研究[J]. 谢暴,许述财,陶其铭. 常熟理工学院学报. 2016(04)
[9]基于Fluent的汽车散热器热耦合仿真[J]. 张书义,刘松,曹汝恒,曹建明. 汽车实用技术. 2016(06)
[10]基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化[J]. 谢暴,陶其铭. 汽车安全与节能学报. 2016(01)
硕士论文
[1]汽车发动机舱热管理的数值模拟研究[D]. 田杰安.山东大学 2013
[2]某新车型发动机舱热管理的研究与改进[D]. 李传峰.上海交通大学 2013
[3]卡车发动机舱流场与散热性能研究[D]. 曹国强.南京理工大学 2013
[4]汽车发动机舱热管理研究与改进[D]. 袁侠义.湖南大学 2010
[5]发动机舱的热仿真与热分析[D]. 康芹.西北工业大学 2007
本文编号：3393460
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