汽车发动机紧凑型冷却系统的研究

随着能源危机的出现,环境问题日益被重视,燃料消耗率问题备受关注,汽车的排放法规也越来越严格；人们生活水平的提高,消费者对汽车的舒适性也提出了越来越高的要求。 发动机冷却系统主要由冷凝器、散热器、冷却风扇、节温器和各种管路组成,其散热性能直接影响到整车的舒适性、可靠性、经济性和排放性等。整车综合性能和热负荷的不断提高,对冷却系统工作的可靠性、功率消耗以及结构紧凑性提出了更高的要求,在高效紧凑型冷却系统开发中,应用发动机热管理技术将发动机热管理系统作为一个整体系统来研究紧凑型冷却系统是本文的主要工作内容。本文采用试验测试和数值模拟手段,对紧凑型冷却系统中的流动与传热问题进行了较为系统与深入的探讨,旨在为紧凑型冷却系统的优化设计寻求理论指导依据。论文的主要工作内容如下： (1)对冷凝器和散热器芯部进行多孔介质简化,冷却风扇的性能采用试验值进行等效,构建了冷凝器、散热器和冷却风扇等的三维仿真分析模型,结合Flowmaster软件平台将发动机热管理系统当作一个整体系统进行紧凑型冷却系统的研究,获取流体流量和温度等参数提供给STAR-CCM+作为输入边界条件进行三维流动与传热仿真分析。 (2)对紧凑型冷却系统进行风洞试验研究,明确了各传感器的安装布置形式并采集相关试验数据为仿真分析提供验证依据。 (3)对紧凑型冷却系统的三种改进方案进行研究,评价了各种方案的综合优劣性,在散热条件不变差的情况下可以使冷凝器、散热器和冷却风扇的总体布置厚度降低16.29%,为发动机及各部件在发动机舱中(沿车辆前进方向)节省了可观的布置空间。 应用发动机热管理系统作为一个整体系统来研究紧凑型冷却系统的方法是可行的。研究结果表明：仿真结果与试验数据吻合良好,该仿真模型可以有效地对紧凑型冷却系统的流动与传热性能进行研究,有利于缩短设计周期和减少设计成本。