客车发动机舱热的冷却系统性能和运行优化研究

发布时间：2017-08-12 16:00

  本文关键词：客车发动机舱热的冷却系统性能和运行优化研究

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【摘要】：随着科学技术的不断进步、社会及汽车工业的高速发展,人们对汽车的动力性、稳定性和经济性指标要求也越来越高。为了提高汽车的综合性能,汽车厂家在汽车的设计上日益复杂,发动机机舱内部的布局也越来越紧凑。过度狭小的发动机机舱空间导致机舱内部的空气动力学特性变差,有些工作环境条件下就会产生发动机舱散热不良的状况。因为发动机负荷和环境因素等原因,汽车发动机有时会在十分恶劣的状况和条件下工作,这使得发动机舱内会产生远大于普通正常工况时的热量,这时候如果发动机舱内部空气流动不好的话,冷却系统有可能会“失效”,无法将发动机产生的热量及时带走,进而造成热量累积,损害发动机和相关附件的使用寿命。因此,必须尽可能地避免发动机舱出现过热现象。在汽车设计过程中,首先要针对发动机舱的热环境和散热性能进行综合分析评价,并根据评价结果来优化舱内的流场特性。本课题以丹东黄海DD6121S18型大客车为研究对象,基于计算流体力学的基本理论,在参考了国内外相关文献后,选择了计算流体力学(CFD)分析软件STAR-CCM+求解软件及网格类型,设定湍流边界条件及求解方法,并利用后处理模块输出可视化发动机舱内的流场、温度场。具体内容如下:(1)介绍了计算流体力学的计算步骤和优点、流动和传热的基本控制方程、数值计算的离散方法、湍流模型等理论,为发动机舱热的仿真模拟提供支撑。(2)建立发动机舱和整车模型,应用网格划分、换热器模型、风扇模型和边界条件来分析丹东黄海DD6121S18型大客车发动机的工作情况,使用软件对汽车的仿真模拟和扭矩功率数据进行研究。(3)根据理论研究和数据分析发现发动机过热的原因,对发动机在正常工作情况下机舱流场和发动机温度场相关数据进行计算。(4)依据计算及分析结果,结合丹东黄海DD6121S18型大客车发动机的结构特点,通过改善风扇导流罩、散热器导流罩和圆弧鼓包面的方式来降低发动机舱温度。
【关键词】：客车 发动机 舱热 冷却系统 性能 运行优化
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 研究的选题与主要思路13-15
• 2 计算流体力学的基础理论15-23
• 2.1 计算流体力学的计算步骤和优点15-16
• 2.2 流动和传热的基本控制方程16-19
• 2.2.1 物理守恒定律的相关方程16-18
• 2.2.2 控制方程的通用形式18-19
• 2.3 数值计算的离散方法19-20
• 2.3.1 离散格式19
• 2.3.2 SIMPLE算法19-20
• 2.4 湍流模型和壁面函数方法20-21
• 2.5 换热器模型和风扇模型21-23
• 2.5.1 换热器模型21-22
• 2.5.2 风扇模型22-23
• 3 客车机舱内流场与传热数值分析23-40
• 3.1 数学模型23-25
• 3.1.1 冷却系统散热23-24
• 3.1.2 机舱温度场24-25
• 3.2 网格模型25-27
• 3.2.1 计算模型25-26
• 3.2.2 计算域确定26
• 3.2.3 CFD计算前处理及网格划分26-27
• 3.3 边界条件27-29
• 3.4 求解器设置29-32
• 3.5 换热器模型32-33
• 3.6 风扇模型33-34
• 3.7 发动机舱内的流场状态34-36
• 3.8 发动机舱温度场的特性36-37
• 3.9 高负载工作情况下的评价及优化37-40
• 4 客车发动机舱结构对温度场的影响40-52
• 4.1 安装风扇导流罩40-43
• 4.2 圆弧鼓包面43-44
• 4.3 安装散热器导风罩44-46
• 4.4 改进结果及改进方案对比46-50
• 4.5 改进发动机舱热冷却系统的评价与验证50-52
• 总结52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-56

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本文编号：662396