基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化.pdf

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1、·机械研究与应用·2012年第5期(总第121期)研究与分析基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化戴澍凯，周贤杰(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510000)摘要：为解决流场中的问题，采用CFD方法，对某汽车发动机舱内的前端局部流场进行分析，包括：机舱前端设计不合理，存在漏风、热气回流等。基于CFD的分析结果，有针对性地提出了多个优化方案，对前端模块，风扇进行重新设计，并增设导流板，解决了上述问题，提高了冷却模块的流量。关键词：发动机舱；流场；CFD中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：1007-4414(2

2、012)05-0007-03OptimizationforflowfieldofvehicleunderhoodbasedonCFDDaiShu—kai．ZhouXian—lie(Theautomotiveengineeringinstitute，GuangzhouautomobilegroupCo．，Ltd，GuangzhouGuangdong510000，China)Abstract：AnanalysisonflowfieldofvehicleunderhoodismadebyCFDmethod．Itdemonstratesth

3、atthereareproblemsofunderhoodflowfieldsuchasairleakageandheatreflux．Someoptimizationsaremade，basedontheanalysisincludingthere—designofthecoolingmoduleandanadditionofadeflector．Theresultisthattheproblemsarefixedandtheflowofcoolingsystemisimproved．Keywords：underhood；flow

4、field；CFD1引言的基本控制方程如下：乘用车发动机舱流场合理与否关乎机舱内部件连续性方程：的热负荷以及冷却系统性能。对于前置空冷散热器、divv=0冷凝器的车型，怠速工况下容易出现“热气回流”，导动量方程：致空调、发动机冷却系统效率降低。此外，由于机舱+div(div(／xgradvi)一布置和前端设计不合理，也会使进入发动机舱的冷却气流存在未被利用便直接排走的问题，或是存在涡流式中：i代表沿X，Y，Z方向的分量。死区，不利于热气流排出，造成机舱内局部过热。因温度场的计算需要求解能量方程：此，如何合理组织发动机舱内的流场，改善

5、发动机舱+di(p71)：(k--gradT)+S散热成为考验整车企业设计能力的重要指标。ULP传统试验很难清晰描述“热气回流”形成原因，汽车发动机舱流场存在复杂湍流。目前汽车内无法捕捉机舱流场形态，难以有效解决问题且试验周外流场模拟应用较为广泛的湍流模型有一s和后一期长、成本高。近年随着计算流体力学(CFD)技术在两种双方程湍流模型以及基于这两种模型的改进模汽车领域应用发展，对于发动机舱内流场的仿真技术型。对于汽车内流场计算，发动机舱内流速较低，且也日趋成熟。通过采用流体计算软件STAR—CCM+，机舱布置结构形态多样，内部流动复

6、杂。考虑计算成对某车型机舱流场进行数值模拟，分析其发动机舱内本及精度要求，计算采用Realizablek一湍流模型。的流场，优化发动机舱前端设计，实现改善发动机舱Realizablek-s湍流模型对汽车内外流场求解具有较气流组织以及增加冷却模块的空气流量的目的。好的精度和较快的求解速度[1-2]。2汽车内流场模拟的模型3网格划分及边界设定汽车内外流场气流速度远低于声速，其马赫数远整车模型包括车身、发动机舱主要部件、底盘、动小于1，通常可视作黏性不可压缩流动。三维流场计力总成、冷却系统等，简化部分不影响流场的零件，如算通过求解连续性方

7、程、动量方程和湍流方程，得到乘员舱、发动机活塞、较小的线束及一些尺寸较小的流体在空间内的速度、压力、温度分布等信息。细节特征。设整车模型长为、宽为、高为，综合在三维笛卡尔坐标系中，用于求解发动机舱流场考虑硬件的计算能力，计算域取长、宽、高分别为6、收稿日期：2012—08—13作者简介：戴澍凯(1984一)，男，广东汕尾人，硕士，工程师，主要从事汽车空气动力学和热管理分析优化方面的工作。·7·研究与分析2012年第5期(总第121期)·机械研究与应用·5和5H，具体为车头前部为1．5L，车尾后部3．5L，时，如爬坡等冷却模块负载较大

8、的工况，需保证冷却如图1所示。计算体网格采用STAR—CCM+软件的模块有足够的冷却风量。各工况下，应尽量避免产牛Trimmer网格，其具有网格数少，求解效率高的优点。漩涡，以减少积热。在车身表面拉伸出边界层网格，以求解近壁面流动。怠