汽车发动机舱热管理研究与改进

发布时间：2017-05-15 21:20

  本文关键词：汽车发动机舱热管理研究与改进，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 汽车空气动力学特性是车身造型设计的前提基础和理论依据,而汽车发动机舱热管理研究的冷却系统性能和发动机舱内空气流动情况,直接关系到整车运行的经济性、可靠性、舒适性以及排放性能。随着车辆综合性能的不断提高,发动机舱热管理的优化设计技术已经成为当前汽车空气动力学数值分析领域的重点和难点之一。本文以国家创新工程“中气计划”为平台,采用数值模拟手段,对中气轿车发动机舱内空气的流动与传热问题进行了较为系统的研究。数值计算结果对中气轿车设计与开发有一定的实际指导意义,最终形成的面向汽车发动机舱热管理的设计方法,也为提升我国汽车产业自主研发和自主创新能力做出贡献。 首先,利用汽车外流场与发动机舱内流场耦合计算方法,对中气轿车在怠速、最大扭矩点、模拟爬坡、额定功率点、高速五种工况下发动机舱的流动特性和温度场特性进行了研究。分析发动机舱内温度分布的原因,从而判别散热特性是否满足设计要求。接着,应用一维结合三维数值计算的方法,把Fluent的计算结果输入KULI软件中,计算结果快速而准确地指导冷却系统参数的选择与判定。 最后,探索了汽车前端设计的参数对发动机舱热管理的影响。并在这基础上,根据中气轿车发动机舱的流动特性和温度场特点,通过对汽车前端设计参数,以及舱内部件、车底附加装置等形状参数的改进,实现了对中气轿车的发动机舱散热性能的改进。在研究工况下,中冷器,冷凝器,水箱散热器,冷却风扇的进风量分别增加了4.2%,4.8%,5.7%,5.6%；水箱散热器出风面温度降低6.7℃,冷凝器出风面温度降低5.1℃,中冷器出风面温度降低5.2℃,油底壳表面最高温度降低15.5℃；发动机出水温度降低到108.8℃,比原来降低了5.4%,发动机的进气温度比原来降低了1.2%,达到了设计要求。研究结果确定了利用数值计算提高冷却系统和发动机舱的散热性能的可行性,为中气轿车开发中的发动机舱热管理研究与改进提供了参考数据。
【关键词】：发动机舱 热管理 冷却系统 温度场 空气动力学
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 发动机舱热管理概述11-14
• 1.2.1 发动机舱热管理中冷却系统的研究12
• 1.2.2 发动机舱热管理中进气系统的研究12-13
• 1.2.3 发动机舱热管理中内流阻力的研究13-14
• 1.3 国外研究现状与发展趋势14-16
• 1.4 国内研究现状与发展趋势16-18
• 1.5 本文研究的方法和主要内容18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 流体动力学与传热学基本理论20-31
• 2.1 流动和传热的基本方程组20-22
• 2.1.1 质量守恒方程20
• 2.1.2 动量守恒方程20-21
• 2.1.3 能量守恒方程21-22
• 2.2 雷诺时均方程22
• 2.3 湍流模型及其应用对策22-25
• 2.3.1 Realizable k-ε模型24
• 2.3.2 壁面函数法24-25
• 2.4 数值计算方法25-28
• 2.4.1 流动与传热问题控制方程的通用形式25-26
• 2.4.2 离散方法26
• 2.4.3 离散格式26-27
• 2.4.4 基于SIMPLE算法的流场数值计算27-28
• 2.5 数值计算的总体流程28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 汽车发动机舱热管理数学模型的研究31-42
• 3.1 发动机舱数学模型31-34
• 3.1.1 散热器组流动数学模型31-32
• 3.1.2 多孔介质模型32-33
• 3.1.3 散热风扇流动数学模型33-34
• 3.2 边界条件的计算方法34-38
• 3.2.1 试验数据计算方法34-38
• 3.3 散热器数据获得的CFD方法38-41
• 3.3.1 散热器计算模型的建立38-40
• 3.3.2 计算结果分析40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 中气轿车发动机舱散热特性分析42-60
• 4.1 几何模型简述42-43
• 4.2 边界条件43-46
• 4.2.1 外部边界44-45
• 4.2.2 内部边界45-46
• 4.3 中气轿车散热性能分析46-58
• 4.3.1 计算工况46
• 4.3.2 高速工况计算结果分析46-57
• 4.3.3 其他工况计算结果分析57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 汽车冷却系统匹配的数值计算60-71
• 5.1 汽车冷却系的概述60-64
• 5.1.1 水箱散热器-汽车发动机冷却系统60-61
• 5.1.2 中冷器-汽车发动机的进气系统61-62
• 5.1.3 冷凝器-汽车的空调系统62-63
• 5.1.4 油冷器-汽车自动变速系统63-64
• 5.1.5 冷却风扇-冷却风动力源64
• 5.2 汽车冷却系统的匹配与优化概述64-66
• 5.2.1 冷却系统性能的匹配流程64-66
• 5.2.2 冷却系统性能的优化流程66
• 5.3 中气轿车冷却系统匹配的数值计算66-69
• 5.3.1 冷却系统性能的一维计算分析67-68
• 5.3.2 一维和三维耦合计算在冷却系统匹配中的应用68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第6章 汽车前端设计对发动机舱热管理的影响71-81
• 6.1 汽车前端设计的概述71
• 6.2 汽车前端设计的现阶段研究成果71-72
• 6.3 冷却空气流量最佳控制点72-77
• 6.3.1 冷却风扇的选择73-74
• 6.3.2 风扇性能曲线的确定74-75
• 6.3.3 内流阻力的定义75-76
• 6.3.4 内部系统阻力曲线的确定76-77
• 6.4 前端开口参数的影响77-79
• 6.4.1 二级格栅网参数的影响78
• 6.4.2 气流导流管参数的影响78-79
• 6.5 舱内主要部件之间距离的影响79-80
• 6.5.1 风扇与散热器之间距离的分析79
• 6.5.2 风扇与发动机本体之间距离的分析79-80
• 6.6 本章小结80-81
• 第7章 中气轿车发动机舱热管理的改进81-95
• 7.1 基于前端设计的发动机舱散热性能改进81-86
• 7.1.1 上下进气格栅的风量比例改进81-82
• 7.1.2 下进气格栅进风角度的改进82-83
• 7.1.3 保险杠后方结构的改进83-84
• 7.1.4 发动机舱内主要部件距离的改进84-85
• 7.1.5 风扇形状的改进85-86
• 7.2 基于内部结构的发动机舱散热性能改进86-90
• 7.2.1 怠速工况下空气回流的改进86-88
• 7.2.2 排气管加隔热罩改进热辐射88-89
• 7.2.3 油底壳表面温度的改进89-90
• 7.3 发动机舱散热性能综合提升总结90-92
• 7.4 发动机舱内流阻力对燃油经济性的影响分析92-93
• 7.4.1 消耗于气动阻力的功率92
• 7.4.2 内流阻力的燃油经济性分析92-93
• 7.5 本章小结93-95
• 结论95-98
• 参考文献98-104
• 致谢104-105
• 附录A 攻读学位期间发表的论文105

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 高青;钱妍;戈非;;汽车动力舱多热力系统模型分析方法[J];汽车工程学报;2012年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕锋;商用车冷却模块匹配设计方法研究[D];浙江大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张坤;某新车型发动机舱热管理的研究[D];上海交通大学;2011年

2 钱妍;耦合空调动力舱气动冷却过程分析[D];吉林大学;2012年

3 袁聿震;基于一、三维耦合的车辆热管理系统仿真计算[D];山东大学;2012年

4 胡凯耀;客车发动机舱热管理研究及结构改进[D];湖南大学;2012年

5 董立伟;基于内流的汽车气动特性研究与分析[D];湖南工业大学;2012年

6 金益锋;基于CFD的某微型客车减阻与尘土污染研究[D];湖南大学;2012年

7 刘胜军;汽车发动机舱散热特性数值分析与优化[D];湖南大学;2012年

8 叶晓;车辆动力舱模拟试验台的研制[D];浙江大学;2013年

9 葛迪;HK280型平地机发动机舱热管理换热过程的分析与优化[D];吉林大学;2013年

10 张奥;工程机械散热器传热特性分析[D];吉林大学;2013年

  本文关键词：汽车发动机舱热管理研究与改进，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：368916