某轿车发动机舱散热性能仿真分析及优化

发布时间：2023-01-03 09:37

　　发动机舱作为汽车主要部件的集成区域,其舱内的流场特性不仅影响整车内流阻力,还对舱内部件散热影响较大。舱内的散热特性将直接影响整车的总体性能,因此对发动机舱内散热特性及流场进行准确且深入研究是非常有必要的。随着车辆整体性能的大步提升,人们对发动机舱热管理的要求也越来越苛刻。因此,发动机舱热管理技术还有很大的发展及优化空间。本文以某实车为研究对象,采用计算流体力学的方法对舱内流场及温度场进行仿真分析,结合仿真结果对下进气格栅及风罩扰流板进行多目标优化设计,采用不同的边界加载方法进行仿真并对比其优缺点。主要研究内容如下:（1）运用CFD软件对怠速、低速爬坡、高速爬坡、高速四种工况下发动机舱内的流场特性及温度场特性进行研究,并获得关键部件的表面温度分布。（2）对四种工况的仿真结果进行对比分析,发现在高速工况下舱内存在局部高温。结合汽车内流场特性,分析舱内冷却气流的流动状态,得出其舱内局部高温产生的原因并提出优化方案。（3）根据对四种工况下流场和温度场的对比,发现下进气格栅和风罩扰流板对舱内的散热特性影响较大,对初始模型尺寸选取合适的变量优化设计范围,运用联合仿真方法在高速工况下进行多目标优化,... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 发动机舱热管理综述
    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 本文的研究方法和主要内容
        1.4.1 本文主要研究方法
        1.4.2 本文主要研究内容
2 热流数值计算及优化基本理论
    2.1 流动与传热基本控制方程
    2.2 传热学基本定律
    2.3 湍流理论及数值模拟方法
    2.4 数值计算方法
        2.4.1 离散化方法
        2.4.2 离散格式
    2.5 多目标优化方法概述
    2.6 本章小结
3 某汽车发动机舱内流场和散热性能分析
    3.1 数值模型建立
    3.2 网格策略
    3.3 边界条件
        3.3.1 外部流场边界条件
        3.3.2 内部温度边界条件
        3.3.3 风扇计算模型
        3.3.4 热源边界条件
    3.4 数值模拟结果分析
        3.4.1 舱内流场分布
        3.4.2 发动机舱内流场与温度场分析(高速工况)
        3.4.3 发动机舱内流场与温度场分析(爬坡工况)
    3.5 发动机舱内关键部件温度分布
        3.5.1 关注件表面温度(高速工况)
        3.5.2 对比四种工况关注件表面温度
    3.6 本章小结
4 下进气格栅和风扇扰流板的优化
    4.1 逆向数字化建模
    4.2 优化模型的建立
    4.3 目标函数的确定
    4.4 具体优化流程
        4.4.1 样本点计算流程
        4.4.2 建立代理模型
        4.4.3 基于NSGA-II优化算法寻优
    4.5 优化结果分析
        4.5.1 总变差分析
        4.5.2 自组织映射分析
    4.6 优化结果展示
    4.7 本章小结
5 不同的边界加载方法对仿真结果的影响
    5.1 实体风扇+固定温度边界/等效散热量
    5.2 等效散热量+实体风扇/Fan边界
        5.2.1 Fan边界
        5.2.2 Fan边界参数获取
        5.2.3 实体风扇和Fan边界对比
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车前端部件结构对冷却性能的影响[J]. 贾青,杨志刚.  同济大学学报(自然科学版). 2014(08)
[2]格栅对汽车前端进气影响的仿真分析[J]. 王东,樊登云,易吉云.  计算机辅助工程. 2013(06)
[3]卡车发动机舱流场分析与散热性能研究[J]. 曹国强,王良模,邹小俊,袁刘凯,刘立军.  机械设计与制造. 2013(08)
[4]前保格栅对冷却模块性能影响的仿真与试验分析[J]. 黄轶.  汽车电器. 2013(06)
[5]前面罩格栅对散热器性能影响探究[J]. 张博峰,王凤兰,路小金.  农业装备与车辆工程. 2013(02)
[6]基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化[J]. 戴澍凯,周贤杰.  机械研究与应用. 2012(05)
[7]基于CFD分析的车辆冷却风道综合性能评价[J]. 毕小平,吕良栋,周国印.  内燃机工程. 2012(03)
[8]基于CFD与近似模型的坦克百叶窗优化方法[J]. 殷明,毕小平,周国印,吕良栋.  装甲兵工程学院学报. 2011(05)
[9]某轿车发动机舱流场分析[J]. 刘建祥,夏广飞,许志宝,朱增怀,李胜.  汽车工程师. 2011(09)
[10]大型车辆冷却风扇数值模拟的研究[J]. 肖红林,石月奎,王海洋,李洪亮,王务林.  汽车工程. 2011(07)

博士论文
[1]汽车风窗噪声及风振噪声的机理及控制方法研究[D]. 汪怡平.湖南大学 2011
[2]车辆散热器模块流动与传热问题的数值分析与试验研究[D]. 张毅.浙江大学 2006

硕士论文
[1]汽车发动机舱内流场的数值模拟及其结构布置优化[D]. 曾宏强.重庆理工大学 2017
[2]基于前端格栅外形的轿车气动特性研究[D]. 常静.吉林大学 2015
[3]坦克动力舱流场的数值模拟及进排气格栅的气动优化[D]. 文凯平.重庆理工大学 2015
[4]重型卡车冷却风扇参数对机舱流场特性的影响研究[D]. 丁鹏宇.吉林大学 2013
[5]基于内流的汽车气动特性研究与分析[D]. 董立伟.湖南工业大学 2012
[6]汽车发动机舱热管理研究与改进[D]. 袁侠义.湖南大学 2010



本文编号：3727215