汽车发动机舱散热特性数值分析与优化

汽车发动机舱散热特性研究的冷却系统性能表现和发动机舱内冷却空气流动情况，都直接关系到整车运行的可靠性、舒适性、经济性以及排放性能。随着对车辆综合性能要求的不断提高，在高效紧凑型冷却系统开发中，发动机舱散热特性的优化设计已经成为当前汽车空气动力学数值分析领域面临的重点和难点之一。 我国对汽车发动机舱散热特性的基础研究起步较晚，缺乏对一些关键技术的深入研究，严重制约我国汽车自主研发技术的发展。本文采用数值模拟手段，较为系统地对某轿车发动机舱内空气的流动及传热问题进行了研究。数值计算结果对汽车设计与开发有一定的实际指导意义,并对最终形成一套系统的面向汽车发动机舱散热特性分析的设计方法，做出贡献。 (1)利用汽车外流场与发动机舱内流场耦合计算方法，对汽车在高速、最大扭矩点、额定功率点、怠速四种工况下发动机舱的流动特性和温度分布进行了研究。分析发动机舱内温度分布的原因，从而判别散热特性是否满足设计要求。 (2)分别考虑了三种不同时刻下太阳辐射对发动机舱内温度分布的影响，对发动机舱是否需要防太阳辐射提供一定的理论依据，接下来对比分析了柏油、水泥、泥沙三种不同路面在极限高温下的热辐射，对发动机舱内温度场的影响。 (3)根据原车发动机舱的流动特性和温度场特点，通过改进汽车前端进气参数，优化发动机舱内部流场以及阻断高温部件的热辐射，实现了对原车的发动机舱热分布的改进。在研究工况下，散热器，中冷器，冷凝器的进风量分别增加了4.43%，5.51%，4.61%；中冷器出风面温度降低6.2℃，散热器出风面温度降低6.5℃，冷凝器出风面温度降低4.8℃，油底壳表面最高温度降低20.6℃，改进效果达到了设计要求。 (4)最后基于代理模型方法，对发动机底护板的开孔尺寸、位置以及导流板的安装角度进行了优化；采用多岛遗传算法计算得出的最优结果使得散热器组的冷却风量最大增加1.94%。 研究结果确定了利用数值计算提高冷却系统和发动机舱的散热性能的可行性，为汽车开发中的发动机舱热管理研究与改进提供了参考数据。