基于CFD仿真的太阳能汽车动力系统散热研究

环境污染和能源危机是当前社会面临的两大问题,而电动汽车被认为是解决这些问题的有效途径,其中太阳能汽车可以有效解决电动汽车续驶里程短的难题,不失为新能源汽车的一种有益尝试。太阳能汽车车内热源众多,为了保证动力系统在安全、高效的温度范围内工作,需要建立动力系统散热系统。优化动力系统散热结构能提高太阳能汽车效率、节约能源,真正地实现能量的优化管理,因而建立合理、完善的动力系统散热系统对于提高车辆的整体性能具有重要的意义。首先,本文阐述了太阳能汽车动力系统散热研究的重要意义,总结了太阳能汽车及其动力系统散热的研究现状,并对太阳能汽车发热部件的生热机理进行了深入的研究,选择了合理的冷却方式;其次,本文基于计算流体动力学的方法,利用hypermesh+fluent软件建立了太阳能汽车的锂离子电池组和永磁同步电机的三维CFD仿真模型,通过流动与传热耦合仿真分析了锂离子电池组及永磁同步电机的温度场变化;再次,本文结合澳大利亚太阳能车挑战赛应用背景,针对比赛80km/h巡航工况,通过锂离子电池组和永磁同步电机的仿真边界条件设定实验,在台架实验验证冷却系统工作的适用性与有效性,并与仿真结果进行对比,验证CFD仿真模型的准确性;然后,本文考虑澳大利亚高温比赛环境,基于已验证的锂离子电池组和永磁同步电机的CFD模型,研究影响散热系统的关键参数,优化设计动力系统散热结构,提出能在高温恶劣环境工作的散热系统优化设计方案;最后,对本文所做工作及研究成果进行了总结,并指出了本文研究的不足和需要进一步完善的地方,对今后的研究方向进行了探讨和展望。