汽车前端部件结构对冷却性能的影响

为研究汽车前端冷却部件结构对冷却性能的影响,以某一简化车型为研究对象,分别对其格栅、风扇、风扇罩及冷却模块相对位置进行了数值研究.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,通过对冷却参数等数据的分析比较,归纳总结了汽车前端结构件不同参数的变化对前端进气和汽车冷却性能的影响,得出了适合所研究车型的前端结构件的参数设置,为汽车的实际工程应用提供参考.     

利用矩阵风扇的发动机舱流场优化

发动机舱热管理逐渐成为提高发动机性能的重点问题,为此在传统乘用车的单风扇系统上设计了5种矩阵风扇,并利用数值模拟技术分析了阵型对冷却模块空气侧流场的影响,在此基础上引入导风管进一步研究了冷却模块的空气质量流量及前端热回流效果。结果表明:相比单风扇系统,矩阵风扇型式下通过散热器的空气质量流量有所提升,特别在高速工况下,受冲压气流的作用散热器表面的速度均匀度提高,通过散热器的空气质量流量提升,前端热回流减少;引入导风管后不仅能够进一步提高车辆在高速工况下通过散热器的进气量,而且可以降低怠速时冷凝器迎风面温度;结合导风管的矩阵风扇可在不减少冷却模块进气量的前提下,通过降低风扇转速来减少冷却系统的能耗,进而提高燃油经济性,抑制怠速时车辆前端的热回流,改善冷却模块的换热性能。     

基于矩阵风扇的车辆前端换热优化

为提升实车散热器的换热性能,在传统乘用车单风扇系统的基础上设计出5种风扇矩阵型式,利用数值仿真分析不同矩阵型式对散热器换热性能的影响,并提出差速控制策略,进一步优化车辆冷却前端换热。结果表明:不同矩阵风扇型式对散热器换热性能的影响不同,其中矩阵风扇(风扇数N=6)所实现的换热量最大,为最优的布置型式;对于矩阵风扇(N=6),当低温区风扇以较高转速运行时,能够减少怠速工况下车辆前端的热回流,降低发动机舱内部的平均温度,有效改善发动机舱的热环境;同时在怠速工况下当转速比为3时,散热器换热量达到6.61kW,相比匀速工况提高1.71%,而当车辆低速行驶且转速比为1.8时,散热器换热量为10.73kW,相比匀速工况增加1.2%;此外,低温区风扇以较高转速运行还能够抑制发动机舱内部及护板下方的流动分离,并降低车辆低速行驶时发动机舱内部流道的沿程阻力。     

利用矩阵风扇改善散热器冷热介质温差场协同性

基于传统乘用车的冷却模块共设计了5种矩阵风扇,利用数值模拟技术分析矩阵型式不同以及冷却空气流量不均匀对散热器换热性能和场协同数的影响.结果表明:采用矩阵风扇能够增加散热器的冷热介质温差场协同数,散热器换热量和冷热介质温差场协同数存在显著的正相关性;当通过散热器的冷却空气流量分布不均匀时,散热器换热量明显下降,且随着转速比的增加,换热量的降幅逐渐减小;散热器芯体不同区域冷却空气流量的变化对散热器换热性能的影响权重不同,当低温区对应的冷却空气流量较大时,散热器换热量以及温差场协同数的降幅增加.     

基于一维CFD仿真技术的装甲车辆冷却空气系统设计

为了研究装甲车辆冷却空气系统结构参数与性能参数之间的影响,提出一种有效的一维计算流体动力学(CFD)仿真方法建立动力舱模型.利用主要部件的性能实验数据建立了某装甲车辆动力舱一维CFD仿真模型,并对风道结构参数、风道阻力、冷却风流量以及风扇功耗等主要设计参数进行仿真预测和优化.结果显示,当散热器高度h在125~214 mm之间变化,风扇位置L在100~200 mm之间变化时,对冷却空气系统的性能影响不大,同时又满足对动力舱空间的限制要求.     

风冷汽油机热载荷分析及喇叭型导流罩的影响研究

为了深入分析热载荷对风冷发动机运行稳定性的影响，通过CONVERGE仿真软件对某四冲程风冷式汽油发动机缸内燃烧过程进行数值模拟计算，获得了完整的缸内燃气侧热边界条件。基于FLUENT仿真软件，建立发动机热流固耦合稳态传热仿真模型，获得了燃气侧不均匀热载荷与机体外复杂空气流动共同作用下的发动机热载荷分布，并通过台架实验验证了稳态传热仿真的准确性。设计喇叭型结构导流罩，分析了导流罩收缩比对导流罩性能的影响，改善发动机的冷却效果。结果表明：发动机稳态传热仿真与台架测试最大误差为3.12%,仿真模型具有较高的准确性；发动机机体最高温度为655 K,出现在排气道端口处位置；随着导流罩收缩比的减小，发动机冷却散热性能增强，收缩比λ为1.94时，冷却强化效果最好，机体最高温度降低8.8 K。研究对风冷汽油机的冷却系统设计及优化具有一定的指导意义。     

商用车车身底部尘土污染分析及优化

针对某商用车发动机舱冷却气流导致严重的扬尘问题进行分析研究,通过风扇不同转速下的车底扬尘模拟实验来确定导致扬尘的最低转速,对车底风速进行测试,确定扬尘风速的临界点。通过计算流体动力学仿真,在保证散热性能的前提下,比较了延长护风圈和加导流板两种方案,发现延长50 mm的护风圈和增加10°的导流板扬尘效果最为显著。在两者共同作用下,车底风速降至扬尘临界点以下以及扬尘颗粒数减少75%。通过实车道路测试验证优化方案效果。     

后置客车发动机舱温度场试验

针对后置客车发动机冷却系统散热不良的情况,通过客车道路试验实测了后置发动机舱空间各点温度分布情况,并分析了温度场分布的原因.对比了在不同车速下百公里油耗和发动机舱温度场分布的关系,分析温度场分布随车速变化的规律.指出在保证冷却系统冷却能力的情况下,冷却空气流量与散热器散热量成正比.并利用场协同理论,分析发动机舱内流场和传热特性,指出发动机舱内布置要减少涡流并尽量使温度梯度与流动方向一致.     

基于流固热耦合仿真的微型空压机风冷系统

为解决微型空压机缸盖处过热问题,基于流固耦合传热理论,建立了微型空压机内部流场和温度场以及轴流式风扇的数值计算模型.数值仿真结果表明,原空压机流道设计不合理,冷却空气在机架处回流严重,影响缸盖散热.通过改变轴流式风扇的吹风方向解决了冷却空气在机架处回流的问题,通过优化出风口尺寸以及风扇参数,提高了冷却空气的流量,从而使微型空压机冷却空气流量由13.55 g/s增加至23.51 g/s,缸盖处温度由388.9 K降低至362.9 K,解决了缸盖处过热的问题.     

基于CFD的某商用车发动机舱的改进设计

为解决某商用车在夏季高温怠速工况下冷凝器温度偏高以及发动机舱整体热环境较差的问题,在有限元软件中,采用多孔介质模型和多重参考坐标系法简化换热器和风扇,建立了可用于热分析的CFD模型.运用CFD分析软件对发动机舱内流场与温度场的分布进行了数值模拟,同时考虑了热对流、热辐射对发动机舱热环境的影响.根据流场与温度场的仿真结果,确定机舱中热回流的位置以及形成发动机舱内的高温热害的原因,结合整个发动机舱的布局和考虑开发成本,提出了在冷凝器侧边增加阻流板以及冷凝器下端增加导流板的改进方案,并对改进方案进行仿真验证.结果表明:增加阻流板和导流板的改进方案可以有效减轻热回流现象,明显改善了发动机的散热环境.     

风冷发动机离心式冷却风扇设计中的几个问题

风冷发动机冷却系统设计的优劣,直接影响到发动机动力性、经济性、可靠性、耐久性能的好坏与外尺寸的大小。它的任务是根据气缸内高温工质传给冷却空气的热量,设计出满足冷却所需风量、风压特性、且高效率,低噪声、尺寸小的冷却风扇。匹配为恰到好处的导风罩和布置合适的散热片,以合理组织与分配气流,控制柴油机在最佳热状况下工作。 其中,冷却风扇的设计至关重要。以往风冷发动机离心式冷却风扇的设计,大都是经验设计,即参考样机风扇,选择几何参数,用一定的结构尺寸来满足给定的性能要求。通常是按多种方案并设计制造后,进行     

环形燃烧室冷热态发散冷却性能的对比实验

针对燃烧室发散冷却性能的研究,设计了3头部扇段模型燃烧室进行冷热态对比实验.通过对模型环形燃烧室内外环面上的温度进行测量,讨论冷热态时综合冷却效率分布差异,并考察了冷却空气量与主流空气量之比对综合冷却效率的影响规律.结果表明:发散冷却在冷热态时的综合冷却性能差异显著,主要是由于燃烧反应的发生改变了燃烧室内流场和温度场,进而引起壁面热负荷变化;无论冷态还是热态,在旋流主流的作用下,内环面上的发散气膜相比于外环面更易吹离壁面.随着无量纲流量比的增加,面积平均综合冷却效率均随之增加,但增加幅度逐渐降低.     

基于CFD的发动机冷却风扇仿真优化研究

文章介绍了汽车发动机冷却风扇气动性能的CFD仿真方法,利用流体分析软件Fluent对冷却风扇进行了流场仿真分析和气动噪声计算,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了仿真模型的可靠性。对影响冷却风扇气动性能的几何参数因素进行了分析研究,依据研究结果,针对原型风扇提出了2种改进方案,结果表明,在保证风扇冷却性能的前提下,风扇的噪声值得到了明显降低。     

轴向轮缘密封导流段几何结构对涡轮级气动冷却特性影响的数值研究

以轴向轮缘密封为研究对象,在传统直缝密封间隙结构的基础上,通过改变轴向外齿间隙区域的几何型线,设计了双曲线、椭圆及圆型密封导流段结构,数值求解了三维RANS方程组和SST湍流模型,并且系统深入研究了这4种不同导流段几何结构下轮缘密封射流对涡轮级的气动性能,以及对下游动叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:所设计圆型、椭圆型以及双曲型导流段结构均可提高涡轮级整体气动性能;圆型密封导流段结构具有最佳的气动性能以及端壁气膜冷却效果。相比于直缝型导流段结构,采用圆型导流段结构在相同的冷气流量下,涡轮级效率可提高约0.23%;在动叶前缘轮缘密封射流所覆盖的冷却区域,采用圆型导流段结构时冷却效率可提高约20%。     

车用发动机高效冷却系统研究进展

分析了传统的冷却系统的缺点:水泵风扇效率低下、过度冷却与暖机时间过长等。介绍并分析了发动机冷却系统的核心零部件(如水泵、风扇、节温器)对降低冷却功耗、提高发动机效率作用。在此基础上,介绍了先进高冷却系统加强传热的方法;如使用纳米流体、核态沸腾传热、形成气液混合流等。展望了未来汽车发动机冷却系统的发展方向,冷却系统小型化、主副冷却、分体冷却、逆流式冷却、精确冷却、集成缸盖技术及水冷式中冷器。     

受电弓设备对列车气动特性影响的风洞试验

为了充分了解和掌握在强侧风作用下受电弓设备(受电弓和导流罩)对高速列车气动性能的影响,通过风洞试验对强侧风下高速列车运行时的气动性能进行测量和分析.实验结果表明:当侧滑角小于15°时,列车模型阻力系数随着侧滑角的增大而增加,当侧滑角为15°时,阻力系数出现拐点,拐点后阻力系数开始下降,其侧向力系数的绝对值和升力系数随着侧滑角的增大而增加;受电弓设备对头车的影响较小,但可使中车侧向力系数的绝对值及阻力系数明显增加,使尾车的阻力系数明显减小,而侧向力系数明显增加;受电弓设备中“浴盆”式导流罩对高速列车阻力系数的影响强于“挡板”式导流罩的影响,但对升力系数及侧向力系数的影响弱于“挡板”式导流罩的影响.     

某轿车发动机舱热流场实例研究

某轿车在进行整车冷却温度场试验时,发现其发动机舱内进气口、散热器风扇表面、转速传感器、蓄电池表面等零部件温度值均超其设计耐热极限值,为了解决这一问题,通过计算机模拟,运用流体分析Fluent软件对发动机舱进行热流场仿真分析,发现发动机舱内部流场回流严重,通过优化分析,增加泡沫缓冲块以及封堵前格栅盖板后,发动机舱内部回流现象被有效控制。     

发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏量计算公式的构造

为了提高发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏量的工程计算精度,基于泄漏量测量和流动显示试验以及间隙内部泄漏流动过程分析,构造了带有导流环的风扇叶顶间隙泄漏流动模型。深入研究了在静压力50~250Pa下3种带有导流环的风扇叶顶间隙流动结构的泄漏特性,通过流动显示试验,测量得到了泄漏流的涡旋结构和叶顶泄漏涡的轨迹。在经典泄漏量Martine和Egli泄漏经验计算公式的基础上,通过引入动能载越效应修正系数,应用修正后的计算公式对泄漏量进行计算并与试验结果值做了比较。研究结果表明:改进模型的计算结果与试验结果值接近,基本吻合;可为改进和提高发动机冷却风扇的气动性能提供理论依据。     

潮流能水轮机导流罩的水动力性能研究

借鉴传统水平轴潮流能水轮机结构的构造原理,本文提出一种可根据海流方向做自适应调整的轴流、悬浮式潮流能水轮机结构。为了提高这种新型潮流水轮机的发电效率,在水轮机外围设置了曲线线型的悬浮式导流罩结构。首先基于样机物理模型实验,验证了拟采用的CFD数值仿真方法的有效性。进而分别计算拟定的不同形状的10种导流罩模型结构的水动力性能,仿真结果表明收缩段和扩张段均为双三次曲线xm=0.3的对称线型导流罩具有最优的水动力性能。最后对这种新型潮流水轮机整体结构的水动力性能展开研究,结果表明相对于无导流罩工况,水轮机叶轮加装收缩段和扩张段均为双三次曲线xm=0.3的对称线型导流罩之后,其输出功率有较大提升。     

工程车辆双风扇冷却模块散热性能数值仿真

为了解并联式双风扇冷却模块散热性能特征,研究了冷却风扇转速与散热器性能之间的关系特征.以国内某型双钢轮振动压路机为研究对象,用计算流体力学(CFD)与虚拟风洞相结合的方式,对原始方案进行分析,将分析结果与试验结果相对照,验证仿真方式的正确性和有效性.在尽量保持散热功率相近的前提下,采用"大迎风面、低厚度散热器、并联式双风扇"散热方案,对方案进行数值仿真.结果表明:原始方案中,仿真与试验最大误差为4.07%,最小误差为2.83%,在可接受范围内;风扇A和B分别对冷却液和液压油散热器性能影响较为明显;双风扇方案中,中冷器性能与风扇转速呈现非线性特征,当转速相同时,中冷器性能有所提升,当均为1 900 r/min时,热流体出口温度与原方案较为接近;双风扇转速组合特征可依据工况变化进行调整.