某车型发动机舱热管理的改进研究

发布时间：2017-08-19 14:41

  本文关键词：某车型发动机舱热管理的改进研究

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【摘要】：随着科技的发展,人们的生活水平也有了很大的提高,同时对汽车的性能和舒适度也有了一定的要求,对发动机舱内部性能的需求也越来越高,这导致舱内零部件总数量不断增加,舱内空间变得越来越紧凑。同时为了满足驾驶员宽阔的视野,提高驾驶安全性,导致发动机舱高度又不断被压低,发动机舱内的空间进一步被压缩,对发动机舱热管理问题带来了极其严峻的挑战。随着国内高速公路的快速发展,使用汽车旅行的人数日益增多,而且国内各地气温差异较大,从严寒地区到酷暑地区,温差达到80度,对于同一款车型为满足不同地域人们的需求,就必须具备良好的气候环境适应能力。随着人们对汽车动力性、经济性和舒适性的要求不断提升,设计师更倾向于设计流线型、低车身的车型,导致发动机舱内的空间逐渐减小,发动机舱布置越来越紧凑,这无疑对整车热管理性能提出了严峻考验。本文以整车研发为基础,影响整车性能问题为依据,采用计算流体力学方法(CFD)对某轿车整车进行发动机舱冷流场分析、整车温度场分析,仿真分析得到散热系统的进风量不能满足目标值要求,并找出了发动机舱内相对过热零部件,提出合理的改进措施,发动机舱热管理问题被成功解决。本文主要研究以下内容:通过发动机舱流场的CFD仿真与分析,发现了原散热系统的散热量不足,并提出了合理的优化建议,即增加散热系统导风板;并对散热系统导风板进行了一定的优化得到最后方案,CFD结果表明满足性能要求,同时又控制了成本;具体流程如下,通过仿真寻找出发动机舱的高温区域,通过仿真与优化相结合的方式,提出合理的改进方案;通过仿真分析与试验结果对比分析,验证了仿真分析的可行性,成功解决了发动机舱热管理问题,在一定程度上节省了研发成本。发动机舱热管理的重要性在发动机舱热管理改进研究的具体过程中被更清晰的了解。在今后的新产品开发过程中,早期借助CFD对初步方案进行流动与传热仿真分析,发现不足,提出合理的方案并进行优化,并最后通过热负荷试验验证,竭力避免量产车发动机舱过热等相关问题,为制造出高质量产品打下坚实基础。
【关键词】：发动机舱 热管理 温度场 导风板 热负荷试验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 研究方法及内容12-14
• 1.3.1 研究方法12-13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-16
• 第2章 流体力学与传热学理论16-30
• 2.1 流动与传热的基本方程组16-19
• 2.1.1 质量守恒方程16-17
• 2.1.2 动量守恒方程17-18
• 2.1.3 能量守恒方程18
• 2.1.4 不可压缩流体的基本方程18-19
• 2.2 数值计算方法19-22
• 2.2.1 传热问题和流体控制方程通常的表示形式19
• 2.2.2 离散方法19-20
• 2.2.3 离散格式20-22
• 2.3 流动的物理模型22-25
• 2.3.1 湍流模型22-24
• 2.3.2 基本流动模型24-25
• 2.4 传热模型25-28
• 2.4.1 热传导25-26
• 2.4.2 热对流26-27
• 2.4.3 辐射换热27-28
• 2.5 边界条件28-29
• 2.5.1 流动入口边界条件28
• 2.5.2 压力出口边界条件28-29
• 2.5.3 壁面边界条件29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 汽车发动机舱流场分析及改进30-48
• 3.1 发动机舱数学模型研究30-33
• 3.1.1 散热系统数学模型30-31
• 3.1.2 多孔介质模型31-32
• 3.1.3 风扇数学模型32-33
• 3.2 计算域确定及网格划分33-36
• 3.2.1 计算域确定34-35
• 3.2.2 网格划分35-36
• 3.3 仿真模型建立36-37
• 3.3.1 边界条件设定36
• 3.3.2 流体进出口边界条件36
• 3.3.3 壁面条件36
• 3.3.4 发动机舱内边界条件36-37
• 3.3.5 物理模型设定37
• 3.4 仿真工况定义及仿真分析37-40
• 3.4.1 仿真工况确定37-38
• 3.4.2 仿真分析38-40
• 3.5 仿真优化及成本优化40-42
• 3.5.1 仿真优化40-41
• 3.5.2 成本优化41-42
• 3.6 仿真验证42-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 发动机舱温度场分析及评价48-56
• 4.1 几何模型简述48
• 4.2 边界条件48-50
• 4.2.1 外部边界49
• 4.2.2 内部边界49-50
• 4.3 汽车散热性能分析50-54
• 4.3.1 工况定义50
• 4.3.2 计算结果分析50-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 汽车热负荷试验及评价56-62
• 5.1 热负荷试验条件及设备56-57
• 5.2 热负荷试验57-59
• 5.2.1 试验数据布点57-58
• 5.2.2 试验数据结果处理58-59
• 5.3 试验与仿真对比分析59-60
• 5.4 制定优化方案及仿真60-61
• 5.5 优化方案热负荷试验61
• 5.6 本章小结61-62
• 第6章 全文总结与展望62-64
• 6.1 本文总结62
• 6.2 工作展望62-64
• 参考文献64-68
• 作者简介及科研成果68-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：701311