基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化

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发动机舱进气系统的CFD分析及设计研究

室，进气管路的长度需要进行合理控制。同时对于连接发动机进气歧管的管性、可靠性及环保性。据统计表明，发动机的早期磨损、烟大、油耗高、无力等故
量，避免因发动机运行而导致管路脱落。良好的布置走向能够减小进气管路的流动阻力，有利于充足的空气进入发动机，提升发动机性能。发动
发动机舱进气系统的ＣＦＤ分析及设计研究
林海白金刚（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海２０１８０４）
【摘要】介绍了车辆进气系统在发动机舱的布置要求及性能要求。基于某国产车辆进气系统的研发，
结合流体力学方法，讨论了进气系统的设计过程，同时分析比较进气系统的优化方案，对进气系统的设计优化进
空滤额定流量越大，则进气系统性能越优异，有利
于提高发动机性能。同时整车进气系统设计的合
理性，对整车排放、振动噪声和性能可靠性也有直
区域的要求。
１．１管路防水防尘
接影响。在整车设计中，进气系统的设计既要考虑各种布置要求，如进气管口离地高度、管路走向
ｔｅｎ．ｒ
【关键词】进气系统
发动机
汽车流场分析
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１５．０９．０３

基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化

基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化钱娟;王东方;缪小东;苏国营【摘要】以某客车车型为研究对象，利用CATIA和FLUENT软件结合进行三维外流场模拟分析及车型优化。

通过对汽车进行数值模拟计算，并对优化后的模型进行气动特性分析，减小了气动阻力系数并为汽车造型优化提供了基本的参考。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】4页(P74-76,92)【关键词】空气动力学;fluent;数值模拟;造型优化【作者】钱娟;王东方;缪小东;苏国营【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816【正文语种】中文【中图分类】U461.10 引言汽车空气动力特性是指在运动过程中与空气的作用力对汽车燃油经济性、操纵稳定性、舒适性等性能有重要影响[1]。

汽车空气动力学的研究通常是对汽车性能、汽车流场与压强、冷却系统等内容进行，可以降低气动阻力系数从而改善稳定性，可以减小空气阻力来提高燃油经济性，可以通过改善内部空气流通散热提高乘坐舒适性[2]。

计算流体力学CFD（Computational fluid dynamics）广泛应用于各种数值计算，其基本思想是用一个离散的变量值的集合来代替原先在时间、空间域上连续的物理量场，并建立起能够代表变量关系的方程组，最后求解方程组得到变量近似解[3]数值。

计算CFD技术在模拟流场时的优势首先体现在利用CFD可以充分模拟流动结构，为之后开发者有效的发现问题和改进方案；其次与试验相比缩短设计周期、节省试验开销。

1 数值模拟的基本控制方程汽车空气流动的特性实质是流体流动、换热的问题，任何流体流动问题都要遵守基本物理守恒定律，本文可以用Navier-Stokes方程来描述，在笛卡尔坐标中x、y、z三分量上的动量方程：式中：P—流体微元体所受压力；Fx、Fy、Fz—微元体中流体受到x、y、z三个方向上的体力。

CFD在发动机舱热管理中的应用发展

法。介绍了目前国内、外运用ＣＦＤ技术研究发动机舱热管理的发展现状；分析了应用ＣＦＤ数值模拟对进出风口、格栅造
型、导流板、护风罩等结构和舱内冷却模块布置进行的优化设计；指出了当前ＣＦＤ研究中还存在的不足，展望了数值模
ｈｅａｖｉｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｅｎ￣ｎｅ —ｂａｙｆｌｏｗａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄ，ｓｕｃｈａｓａｉｒｉｎｔａｋｅａｎｄｄｉｆｆｕｓｅｒ，ｌｌｍｏｄｅｌ，ｄｅｌｆｅｃｔｏｒ，ｆａｎｓｈｒｏｕｄ，ａｓｗｅｌｌ
（ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００８１，Ｃｈｉｎａ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＵｓｉｎｇｔｈｅＣＦＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｌｆｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ）ｔｏａｎａｌｙｓｅａｎｄｓｏｌｖｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｅｎｇｉｎｅｃｏｏｌｉｎｇ
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＦＤＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＵｎｄｅｒｈｏｏｄＴｈｅｒｍａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ

某轿车发动机舱热流场实例研究

某轿车发动机舱热流场实例研究荣升格;施帆君;汪婧;张胜【摘要】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.【期刊名称】《重庆工商大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】7页(P88-94)【关键词】冷却温度场;计算机仿真;热流场【作者】荣升格;施帆君;汪婧;张胜【作者单位】芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖241000;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】TH164近年来，伴随国内经济的高速发展，轿车普及速度越来越快，消费人群的分布也从单一型走向多元型，同时国内环境气候温度带分布广泛，南北地区温度极差较大，对于轿车使用工况也复杂得多，通过整车温度场试验考察轿车在不同工况下冷却性能以及零部件热害值[1]，已成为主机厂不可或缺的一项基本试验要求。

对于小型轿车而言，发动机舱布置较为紧凑，且为半封闭式空间，不合理的布置空间[2]会导致舱内热空气回流，零部件工作温度提高，使用寿命缩短；相关文献提出[3-5]，发动机舱内温度过高，直接影响整车动力性，同时空燃比减小，整车油耗增加。

因此，合理布置发动机舱附件是影响整车动力性、经济性的重要条件。

以某A0级轿车为例，在开发过程中进行整车温度场试验。

其中试验条件：怠速工况以及行驶工况(速度40 km/h)，环境温度38℃。

试验结果表明:怠速和行驶条件下该轿车发动机舱内部分附件温度超标，整车温度场试验结果如表1所示。

从试验结论中可以看出，无论是怠速条件还是行驶过程中，发动机周边附件温度均为超标，进气口温度超出设计温度7 ℃～10 ℃，进气温度过高会直接导致整车动力性、经济性下降。

基于CFD的某变频发电机组流场数值模拟

第４１卷第６期Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６２０２０青岛理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ基于犆犉犇的某变频发电机组流场数值模拟谭礼斌１，２，袁越锦１，黄　灿２，唐　琳２（１．陕西科技大学机电工程学院，西安７１００２１；２．隆鑫通用动力股份有限公司技术中心，重庆４０００３９）摘　要：为研究某变频发电机组流场特性，基于ＣＦＤ方法，采用ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６流体仿真软件对某变频发电机组整机外流场进行数值模拟，并研究变频器外壳与风扇罩、拉盘间隙对风量分布的影响．结果表明变频发电机组原模型的总进风量最大，变频器风量最小，变频器散热存在风险；变频器外壳与风扇罩、拉盘间的间隙减小，风扇风阻增大，总进风量减小，变频器及变频器侧的电机（电机１）的风量及表面平均风速明显增大．间隙尺寸的合理设计可以平衡风扇进风量和变频器风量，保证整机散热的合理性．出口端的电机（电机２）的循环风和新鲜冷却风的占比要合适，为保证电机２的散热，建议保留原机组风扇２的出风口结构设计．发电机组整机流场特性的评估分析及风量分配影响因素探究结果可为发电机组产品的结构改进与风量匹配提供理论支撑．关键词：变频发电机组；数值模拟；流场特性；间隙；合理匹配中图分类号：ＴＫ７３０．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３４６０２（２０２０）０６０１４３０８收稿日期：２０２００７３１基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１８７６１０９）；国家“十三五”重点研发计划项目子课题（２０１７ＹＦＤ０４００９０２１）；陕西省国际科技合作计划重点项目（２０２０ＫＷＺ０１５）作者简介：谭礼斌（１９９１），男，重庆永川人．博士研究生，工程师，主要从事热能工程及流体力学方面的研究．Ｅｍａｉｌ：１３６４９７９９３０＠ｑｑ．ｃｏｍ．犖狌犿犲狉犻犮犪犾狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犳犾狅狑犳犻犲犾犱犳狅狉犳狉犲狇狌犲狀犮狔犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀犵犲狀犲狉犪狋狅狉狌狀犻狋犫犪狊犲犱狅狀犆犉犇ＴＡＮＬｉｂｉｎ１，２，ＹＵＡＮＹｕｅｊｉｎ１，ＨＵＡＮＧＣａｎ２，ＴＡＮＧＬｉｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，ＬｏｎｃｉｎＭｏｔｏｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｌｕｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｈｅｌｌ，ｆａｎｃｏｖｅｒａｎｄｐｕｌｌｐｌａｔｅｏｎｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌａｉｒｉｎｌｅｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｗｉｔｈｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ，ｂｕｔｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ，ｓｏｔｈｅｒｅｉｓｒｉｓｋｏｆｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｈｅｌｌ，ｔｈｅｆａｎｃｏｖｅｒａｎｄｔｈｅｐｕｌｌｐｌａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｆａｎｗｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｔｏｔａｌｉｎｌｅｔａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒｏｎｉｎｖｅｒｔｅｒｓｉｄｅ（ｍｏｔｏｒ１）ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｓｉｚｅｃａｎｂａｌａｎｃｅｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｏｆｔｈｅｆａｎａｎｄｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｐｒｏ青岛理工大学学报第４１卷ｐｏｒｔｉｏｎｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇａｉｒａｎｄｆｒｅｓｈｃｏｏｌｉｎｇａｉｒｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒａｔｏｕｔｌｅｔｓｉｄｅ（ｍｏｔｏｒ２）ｓｈｏｕｌｄｂｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｍｏｔｏｒ２，ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｋｅｅｐｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｉｒｏｕｔｌｅｔｏｆｆａｎ２ｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｃｌｅａｒａｎｃｅ；ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍａｔｃｈｉｎｇ发电机组作为一种备用发电的动力机械，目前在高校、商场及中小型超市等公共场所运用广泛．发电机组在开发设计过程中，机组散热性能是重点关注的问题之一．发电机组散热性能的好坏直接影响产品性能或产品运行状况．随着计算机仿真技术的迅速发展及广泛运用，基于虚拟仿真开发平台快速评估产品性能已经成为工程机械研究与开发的一个发展趋势［１３］．陈国平等［４］通过ＣＦＤ（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ，计算流体动力学）分析获得了机组流速及压力场分布，为产品性能评估提供了数据支撑．戚中浩等［５］利用流体分析软件ＮＵＭＥＣＡ对机组机舱外流场进行了流场数值模拟分析，探究了空气进出口位置对实验测量结果的影响．利用ＣＦＤ数值模拟方法对发电机组内部流场进行数值模拟分析，可快速获得相应的速度及压力等流场细节信息，为产品性能的评估提供理论支撑．基于此，本文利用ＣＦＤ分析软件对某开架变频发电机组流场进行数值模拟分析，研究变频器及电机流场分布的合理性，并探究变频器外壳与风扇罩、拉盘的间隙对流场分布的影响，为发电机组流场优化提供理论参考及仿真数据支撑．１　发电机组流场的犆犉犇分析１．１　物理模型某变频发电机组三维模型采用ＣＡＴＩＡ２０１４软件按照１∶１比例建模，如图１所示．发电机组主要零部件包括发动机主体、电机、变频器、冷却风扇、油箱、机架、消声器、空滤器等．采用流体分析软件ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６中多面体网格和边界层网格生成技术对整机模型进行网格划分，对局部区域（冷却风道、风扇及电机等重要气流流经部件）进行局部网格加密，网格划分完成后数量约为１０００万个．经网格无关性验证，１０００万个网格可以获得较准确的风量预测值．若网格数量较少，出口格栅、发动机散热片、风扇与风扇罩间隙等小尺寸网格质量较差；网格数量大于１０００万个，计算时间耗时会越来越长．本文计算采用１６核计算机求解，耗时约１２ｈ．该机组网格及计算域网格如图２所示．发电机组原模型变频器外壳与拉盘、风扇罩间存在间隙，为了研究间隙（变频器外壳与拉盘间隙、变频器外壳与风扇罩间隙）、风扇２出口位置等结构对风量分配的影响，设计了３种不同的模型方案，如图３所示．其中方案１为连接变频器外壳与风扇罩１间间隙；方案２为连接变频器外壳与风扇罩１间间隙，且风扇２出口加挡板；方案３为连接变频器外壳与拉盘１间间隙，且风扇２出口加挡板．图１　变频发电机组三维模型示意４４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图２　变频发电机组网格模型示意图３　原模型及３种结构方案示意１．２　数学模型及边界条件本文假设变频发电机组内气流流动状态为稳态流动，流体介质为不可压缩流体，整个流动过程不考虑热量交换，因此数值计算中只针对流体连续性方程、动量方程进行求解［６７］．湍流计算模型选择犽 ε两方程湍流模型，压力、速度耦合采用ＳＩＭＰＬＥ算法，采用压力基求解器（ＰｒｅｓｓｕｒｅＢａｓｅｄ）求解［８］．壁面函数选取ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６软件中推荐的ＴｗｏＬａｙｅｒＡｌｌｙ＋ＷａｌｌＴｒｅａｔｍｅｎｔ．发电机组流场模拟分析需要的相关边界条件设置如下：１）旋转域．风扇的旋转采用ＭＲＦ（ＭｏｖｉｎｇＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ，旋转参考坐标系）实现．２个风扇的转速都为３６００ｒ／ｍｉｎ．２）流体域．消声器入口流量为２０ｇ／ｓ（质量流量入口）；空滤器出口流量为２０ｇ／ｓ；虚拟计算域入口边５４１青岛理工大学学报第４１卷图４　计算域示意界为滞止入口（ＳｔａｇｎａｔｉｏｎＩｎｌｅｔ），出口边界为压力出口（ＰｒｅｓｓｕｒｅＯｕｔｌｅｔ）．实验测试环境温度为２８℃；流体属性选择为标准大气压下空气，定压比热容为１００３．６２Ｊ／（ｋｇ·Ｋ），导热系数为０．０２７Ｗ／（ｍ·Ｋ），动力黏度为１．８５×１０－５Ｐａ·ｓ．计算流体域及边界示意如图４所示．ＳＴＡＲＣＣＭ＋流体计算软件运行时，通过自动耦合求解连续性方程、犖犛方程及犽 ε两方程湍流模型方程等数学模型方程，计算完成后即可获得相应的流场细节信息．２　犆犉犇计算结果分析２．１　风量分布变频发电机组风量分配对比分析如图５所示，其中方案１主要是研究变频器与风扇罩１间间隙对风量分配的影响；方案２主要是在方案１基础上研究加挡板之后风量分配的变化；方案３主要是研究变频器与拉盘间间隙对风量分配的影响．由图５可以看出：１）原模型下风扇１的总风量最大，但进入变频器的总风量最小．风扇１的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而减小，而进入变频器的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．造成这种现象的原因是间隙减小，造成风扇前端的风阻增大，从而导致进入风扇的总风量减小，而前端压力的增加，会引起更多的风从变频器进风口吸入，从而使进入变频器的总风量增加．相比原模型，方案１与方案２中风扇１总风量下降３３％，而变频器风量增加４７％；方案３中风扇１总风量下降１３％，而变频器风量增加３５％，所以变频器外壳与风扇罩１之间的间隙大小是影响风扇１总风量与变频器总风量的关键因素．２）各方案风扇２的总风量均非常小，但吹向电机２线圈的风量明显比风扇２的总进风量大４０％～６０％，说明吹向电机２线圈的新鲜冷风大约只有一半，其他都是在风扇２里循环回流的风．对比方案１与方案２，加挡板使风扇２总进风量减小，其他几乎没有改变．２．２　速度分布原模型及各方案下变频器表面速度分布云图如图６所示．从图６可以看出，原模型对应的变频器表面速度分布最差，散热性能不好．原模型下变频器的表面平均风速仅为０．８６ｍ／ｓ．方案１及方案２对应的变频器表面速度分布更好且相对比较均匀，方案１对应的变频器平均风速为２．２３ｍ／ｓ，方案２对应的变频器平均风速为２．２１ｍ／ｓ．连接变频器外壳与风扇罩１间的间隙，可以大幅度地提升变频器表面平均速度，但同时也会对风扇入风总风量造成很大影响．方案３对应的变频器表面速度分布比原模型略好，平均风速为１．６５ｍ／ｓ．图７为原模型及各方案下电机１的表面速度分布云图．图８为电机表面平均风速对比．综合图５—８可以看出，方案１、方案２、方案３中电机１在风量、表面平均风速以及分布均匀性上均好于原模型，其中方案１、方案２中电机１的风量增加２５％，方案３中电机１的风量增加１１％．方案１、方案２、方案３中电机２的表面平均风速好于原模型．因此，通过减小变频器与拉盘、风扇罩间的间隙，可以提升进入变频器风量的同时，也可以提升电机表面速度分布．然而，间隙减小，风扇前端的进风阻力增大，导致进入风扇的总进风量都比原模型的风量小．６４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图６　变频器表面速度分布云图图７　电机１表面速度分布云图７４１青岛理工大学学报第４１卷发动机冷却风道截面示意及各截面风量对比如图９、图１０所示．从图１０可以看出，缸头火花塞侧、箱体火花塞侧高温区域的风量分布相对挺柱侧的风量分布更大，有利于火花塞及其附近高温区域的冷却．原模型下各截面的风量分布最大，其原因是进入系统的总风量值（风扇入口风量）越大，分配到发动机冷却风道上的风量基本就越大．方案１和方案２下各冷却风道风量分布基本一致．方案３在火花塞侧区域的风量分布略高于方案１和方案２，在挺柱侧区域的风量分布则低于方案１和方案２．发动机冷却风道截面速度分布云图如图１１所示．整体速度分布趋势基本一致，原模型的速度分布最好，其次为方案３，方案１和方案２的速度分布基本一致．该速度分布趋势与冷却风道的风量分布是保持一致的．图９　发动机冷却风道截面示意２．３　改进建议根据原模型和３种方案的流场对比分析，可以得出发电机组原模型的风扇进风量最大，进入变频器的风量最小，说明变频器的散热存在一定风险．风扇１的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而减小，而进入变频器的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．电机１的风量随变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．因此减小间隙提升变频器和电机风量的同时，会造成系统整体冷却风量的降低．风扇２出风口处添加挡板后，风扇２总进风量减小，但电机２风量的减小并不明显，且电机２内部循环风占电机２冷却风量的比值提升至６５％，电机２的散热风险进一步加大．从流场分布来看，各方案变频器、电机１、电机２上的速度分布均比较均匀（差异为速度大小），不存在速度死区，流场分布也较好．８４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图１１　发动机冷却风道截面速度分布云图针对发电机组原模型，若要提升其散热性能，建议调整变频器外壳与风扇罩１之间的间隙以平衡风扇１风量和变频器风量，在保证进风量的同时提升变频器风量；同时建议风扇２出风口保留原模型的结构不变，从而保证进入电机２新鲜冷却风量的占比．针对同类型的发电机组，上述提升机组散热性能的改进建议同样满足．３　结论利用ＳＴＡＲＣＣＭ＋对某变频发电机组原模型和３种结构方案进行了流场数值模拟，对比分析了发电机组的风量分配规律及其间隙尺寸对风量分布的影响，以期为相应的结构设计提供理论支撑．依据流场分析结果及间隙尺寸研究可以得出如下结论：１）原模型风扇进风量最大，进入变频器的风量最小，变频器的散热存在一定风险；可通过提升进入变频器的风量来进行改善．２）变频器外壳与风扇罩、拉盘间的间隙对风量分布影响较大，风扇总风量随变频器外壳与风扇罩之间的间隙变小而减小，而变频器总风量随变频器外壳与风扇罩间间隙变小而增大；电机风量则随变频器外壳与风扇罩间间隙变小而增大．在进行间隙尺寸设计时，要合理设计变频器外壳与风扇罩的间隙，平衡风扇进风量和变频器风量，在保证进风量的同时提升变频器风量．３）电机２内部循环风和新鲜冷却风基本各占一半，为保证新鲜冷却风的风量，建议风扇２保留原模型的结构不变，从而保证进入电机２新鲜冷却风量的占比．９４１青岛理工大学学报第４１卷参考文献（犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊）：［１］　钱娟，王东方，缪小东，等．基于ＣＦＤ的汽车外流场数值模拟及优化［Ｊ］．制造业自动化，２０１６，３８（４）：７４７６．ＱＩＡＮＪｕａｎ，ＷＡＮＧＤｏｎｇｆａｎｇ，ＭＩＡＯＸｉａｏｄｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｃａｒｂｏｄｙｂａｓｅｄｏｎＣＦＤ［Ｊ］．ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０１６，３８（４）：７４７６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］　ＲＹＮＥＬＬＡ，ＣＨＥＶＡＬＩＥＲＭ，ＡＢＯＭＭ，ｅｔａｌ．Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｎｏｉｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇｆｒｏｍａｓｈｒｏｕｄｅｄｓｕｂｓｏｎｉｃａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｆａｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＡｃｏｕｓｔｉｃｓ，２０１８，１４０：１１０１２１．［３］　ＢＥＲＮＩＦ，ＣＩＣＡＬＥＳＥＧ，ＦＯＮＴＡＮＥＳＩＳ．ＡｍｏｄｉｆｉｅｄｔｈｅｒｍａｌｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｏｗａｌｌｈｅａｔｆｌｕｘｅｓｉｎＣＦＤｉｎｃｙｌｉｎｄｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｐａｒｋｉｇｎｉｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，１１５：１０４５１０６２．［４］　陈国平，税一晋．基于ＣＦＤ的发电机组内部空间流场分析研究［Ｊ］．移动电源与车辆，２０１３（４）：１３１９．ＣＨＥＮＧｕｏＰｉｎｇ，ＳＵＩＹｉＪｉｎ．ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｓｉｄｅｇｅｎｓｅｔｃａｎｏｐｙｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＭｏｖａｂｌｅＰｏｗｅｒａｎｄＳｔａｔｉｏｎＶｅｈｉｃｌｅ，２０１３（４）：１３１９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［５］　戚中浩，赵萍，李杰，等．２ＭＷ风力发电机组机舱外流场分析［Ｊ］．东方汽轮机，２０１２（３）：１２１５．ＱＩＺｈｏｎｇｈａｏ，ＺＨＡＯＰｉｎｇ，ＬＩＪｉｅ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｎａｃｅｌｌｅｏｆ２ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ［Ｊ］．ＤａｎｇｆａｎｇＴｕｒｂｉｎｅ，２０１２（３）：１２１５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］　ＺＨＡＮＧＣ，ＵＤＤＩＮＭ，ＲＯＢＩＮＳＯＮＣ，ｅｔａｌ．ＦｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅＣＦＤｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｏｎｔｅｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｎｒａｄｉａｔｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｄｒａｇ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，１３０：１３２８１３４０．［７］　谭礼斌，袁越锦，徐英英，等．基于ＳＴＡＲＣＣＭ＋的某低速电动车用散热器数值模拟分析［Ｊ］．陕西科技大学学报，２０２０，３８（３）：１４５１５２．ＴＡＮＬｉｂｉｎ，ＹＵＡＮＹｕｅｊｉｎ，ＸＵＹｉｎｇｙｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒａｄｉａｔｏｒｆｏｒａｌｏｗｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎＳＴＡＲＣＣＭ＋［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，３８（３）：１４５１５２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］　付珊，郭健翔，徐文，等．生物安全柜流动噪声的数值模拟［Ｊ］．青岛理工大学学报，２０１５，３６（６）：８７９２．ＦＵＳｈａｎ，ＧＵＯＪｉａｎｘｉａｎｇ，ＸＵＷｅｎ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｎｏｉｓｅｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓａｆｅｔｙｃａｂｉｎｅｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５，３６（６）：８７９２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑　赵金环）（上接第９５页）［１５］　王超，李淑娟，柴鹏，等．单晶ＳｉＣ微切削机理分子动力学建模与仿真研究［Ｊ］．兵工学报，２０１８，３９（８）：１６４８１６５４．ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＬＩＳｈｕｊｕａｎ，ＣＨＡＩＰｅｎｇ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｕｔｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌＳｉＣｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉ，２０１８，３９（８）：１６４８１６５４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１６］　ＺＨＵＰｅｎｇｚｈｅ，ＱＩＵＣｈｅｎ，ＦＡＮＧＦｅｎｇｚｈｏｕ，ｅｔａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｃｕｔｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，３１７：４３２４４２．［１７］　ＢＯＮＮＹＧ，ＴＥＲＥＮＴＹＥＶＤ，ＰＡＳＩＡＮＯＴＲＣ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｓｔｕｄｙｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓ：ＴｈｅＦｅＮｉＣｒｍｏｄｅｌａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，１９（８）：０８５００８．ＤＯＩ：１０．１０８８／０９６５０３９３／１９／８／０８５００８．［１８］　言兰．基于单颗磨粒切削的淬硬模具钢磨削机理研究［Ｄ］．长沙：湖南大学，２０１０：２９３０．ＹＡＮＬａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｃｏｌｄｗｏｒｋｄｉｅｓｔｅｅｌｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｃｕｔｔｉｎｇ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０：２９３０．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１９］　ＬＥＷＩＳＪ，ＳＣＨＷＡＲＺＥＮＢＡＣＨＤ，ＦＬＡＣＫＨＤ，ＥｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｇｒａｄｉｅｎｔｓａｎｄｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｏｒｕｎｄｕｍａｌｐｈａＡｌ２Ｏ３［Ｊ］．ＡｃｔａＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａＳｅｃｔｉｏｎＡ，１９８２，３８：７３３７３９．［２０］　王健全，田欣利，唐修检，等．面向工程陶瓷的单颗金刚石磨粒划擦磨损规律［Ｊ］．金刚石与磨料磨具工程，２０１２，３２（３）：１６．ＷＡＮＧＪｉａｎｑｕａｎ，ＴＩＡＮＸｉｎｌｉ，ＴＡＮＧＸｉｕｊｉａｎ，ｅｔａｌ．Ｗｅａｒｒｕｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄｇｒｉｔｗｈｅｎｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．Ｄｉａｍｏｎｄ＆ＡｂｒａｓｉｖｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，３２（３）：１６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２１］　ＤＡＷＭＳ，ＦＯＩＬＥＳＳＭ，ＢＡＳＫＥＳＭＩ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄａｔｏｍｍｅｔｈｏｄ：Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＲｅｐｏｒｔｓ，１９９３，９（７／８）：２５１３１０．（责任编辑　赵金环）０５１。

基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较

基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较武浩浩【摘要】建立直背式、快背式和折背式轿车的简化模型,导入Fluent前期处理软件GAMBIT,在GAMBIT中建立汽车绕流场的三维物理模型。

用结构化网格对简化的汽车模型外流场划分网格,在计算流体力学软件FLUENT中采用N-S方程及SIMPLE算法求解阻力和力矩。

模拟出相同速度下三种轿车模型的气动压力场和速度场,计算出气动阻力系数、升力系数及阻力矩系数。

并通过车尾空气流态的模拟,对三种车身空气绕流的空气动力特性进行了研究。

通过比较,解释了这三种车身造型与气动力特性,及气动力特性与汽车性能的关系,为轿车车型产出比的决策及汽车造型优化设计提供参考。

【期刊名称】《管理工程师》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P49-51,66)【关键词】轿车模型;压差阻力;CFD【作者】武浩浩【作者单位】中国矿业大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】U469.11一、引言国际油价的不断飙升和环境对低碳的要求以及国内汽车行业竞争的日益加剧，提高燃油利用率成了汽车制造业越来越重视的问题。

而汽车在高速行驶时燃油利用率的高低，有很大一部分取决于车身造型的空气动力学特性.现代汽车按美国环保署(EPA)城市/高速公路混合循环的平均能耗分解数据显示，汽车驱动轮有效机械能约53%被用来克服风阻，47%用来克服其他阻力。

在风阻中，有85%左右为压差阻力，其余为空气与车身摩擦产生的阻力。

压差阻力中，汽车尾流占至少90%。

另外车身造型的空气动力学特性还会影响汽车的美观和清洁。

因此，通过研究汽车外流场压力分布求得阻力系数，再进行比较得出几种轿车的空气动力特性，可以使用户对轿车的选购趋于理性，也可以为制造商对不同车型的生产提供决策参考。

二、流场控制方程传统的空气动力学实验多以成本高、周期长、设备庞大的风洞实验为主，但是随着计算机技术的发展，设计人员的研究重点逐渐转向计算流体力学(CFD)及其相关应用软件的开发应用。

CFD技术在汽车车身设计中的应用

CFD技术在汽车车身设计中的应用随着汽车科技不断的发展完善，车身设计的功能已经不仅仅是满足美感的要求，还包括空气动力学性能、安全性能等多个方面的考虑。

为了使车辆在行驶过程中获得更好的运行、性能和燃油经济性，汽车车身设计需要通过CFD技术来实现。

CFD技术是一种利用计算机模拟物理过程的方法，它可以模拟气体或液体经过物体表面时的流动情况，并且可以对流场内参数进行详细的数值计算。

在汽车设计中，CFD技术可以帮助设计师实现对流场进行可视化和计算分析做出了很大的贡献。

CFD技术在汽车车身设计中的应用主要有以下几个方面：1. 车身周围气流的分析利用CFD技术分析车身周围的气流情况，可以帮助设计师了解车身外形对流场的影响，从而进行调整，改善车辆的空气动力学性能。

在不同的风场状态下，通过CFD技术的帮助下，改变不同部位的车身外形，以达到优化空气阻力的效果。

2. 可视化设计汽车设计师可以利用CFD技术制作出汽车外形的三维模拟图，这些图可以让设计师直观的看到气流在车身表面的运行情况。

针对流场的可视化分析，可以帮助设计师通过直观的方式确定车身的外形，同时也可以将设计师现有的想法和概念以三维模拟的方式表现出来。

3. 优化车辆行驶性能CFD技术不仅可以分析气流情况，也可以模拟车辆在不同路面、不同条件下的行驶情况，验证车辆的操控性能和行驶性能。

通过模拟分析，设计师可以根据CFD模拟结果，针对车身部件做出设计调整，以改善车辆的行驶性能和燃油经济性。

4. 减少碰撞风险汽车在发生碰撞时对车辆及乘员的损害最小化是一个重要的目标，设计师可以借助CFD技术来评估车身的碰撞风险，并根据评估结果进行防护结构和保护措施的设计方案。

同时根据数学计算的结果，可以让设计师在车身防护措施的设计上更加的合理有效。

结论CFD技术在汽车车身的设计中能够帮助设计师实现多方面的要求，专注于汽车车身的气流分析，优化车身的外形设计，提高车辆的行驶性能，以及保证车辆在碰撞时的安全性能。

基于CFD技术的轿车外流场数值模拟及优化

ｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃａｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃａｒｂｏｄｙｓｈａｐｅｉｓｏｐ —
ＨｕａｎｇＳｈｕｏ
（ＥｎｇｉｎｅＰｌａｎｔｏｆＤｏｎｇＦｅｎｇＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｉｙａｎ，Ｈｕｂｅｉ４４２００１，Ｃｈｉｎａ）
ｔｉｍｉｚｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔＯｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｒａｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅ１ｉｆｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｖｏｒｔｅｘｍｏｔｉｏｎｏｆｃａｒｔａｉｌｉＳｗｅａｋｅｎｅｄ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇｂｅｔｔｅｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａ１ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

基于CFD的汽车燃油输送管道流场分析

基于CFD的汽车燃油输送管道流场分析
贾癸卯
【期刊名称】《新余学院学报》
【年(卷),期】2018(023)006
【摘要】输油管道作为连接发动机与油箱的桥梁与纽带,其结构设计比较容易被汽车设计人员所忽视.通过CFD软件对输油管道的临界拐弯角度建立流场分析模型,根据燃油在瞬流状态下的湍流,并模拟燃油在临界拐弯角度处的流动,来判断燃油是否出现回流或堆积现象.研究发现:临界拐弯角度为150.的设计方案要优于临界拐弯角度为90°的设计方案,即燃油流经150°的拐角处时,燃油不存在任何的回流或堆积现象;燃油流经90°的拐角处时,出现燃油回流至燃油泵和在拐角处堆积的现象.
【总页数】4页(P48-51)
【作者】贾癸卯
【作者单位】安徽机电职业技术学院, 安徽芜湖241000
【正文语种】中文
【中图分类】TH136
【相关文献】
1.基于CFD的汽车天线的外流场和噪声分析∗ [J], 王国栋;孙会伟
2.基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析 [J], 雷荣华
3.基于CFD的汽车排气歧管流场分析 [J], 郑美茹
4.基于CFD的汽车排气歧管流场分析 [J], 郑美茹
5.基于CFD的汽车燃油输送管道流场分析 [J], 贾癸卯;
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发动机舱内外流场与温度场分析

发动机舱内外流场与温度场分析研究1 课题研究的背景、目的及意义1.1 研究的背景随着车辆总体性能要求的日益提高,冷却系统的设计难度与日俱增,冷却不充分已经成为影响车辆总体性能的重要问题之一。

冷却系统是发动机的重要组成部分，其匹配与调节能力直接影响到整车运行的经济性、可靠性、舒适性以及排放能力。

为了避免冷却系统的问题对整车总体性能所造成的负面影响,尽可能分别使冷却系统与整车之间以及冷却系统内各部件之间达到较好的匹配设计，分析发动机舱内外流场和温度场，对冷却系统进行优化设计是汽车生产企业值得关注的问题。

汽车发动机舱是一个半封闭的空间,舱内包括了冷却系统、发动机及进气排气系统、传动装置、空调以及液压设备等元件,结构布置非常紧凑。

发动机舱的各部件在结构、空间和能量传递上是相互关联的。

汽车运行时，由于某些部件的内部发热如发动机以及发动机舱与外部环境的换热，从而引起各部件之间的相互换热，导致发动机舱内各部件的温度分布有所不同。

发动机舱的某些部件，例如电子设备、控制电路或者控制器等，其稳定和可靠的工作对所处的温度和温度变化有着限定的要求。

汽车发动机舱散热效率直接影响汽车的动力性和燃油经济性,发动机舱内温度过高时,使得汽车的动力性和燃油经济性大大降低,若发动机舱温度太高,还可能造成发动机舱的自燃。

为了保证汽车运行稳定性和可靠性，需要对发动机舱各部件进行精心的布局与设计，以保证和提高汽车的性能和可靠性。

随着对汽车动力性、排放性能、经济性以及可靠性等方面要求的日益提高,汽车的发动机舱内元件变得越来越模块化,布置也越来越紧凑,这给发动机舱散热带来了更大的挑战，使汽车的散热问题成为国内外研究者关注的焦点之一。

在新车开发过程中,研究发动机舱的散热是一项重要的工作。

传统的实验测试要在原型车制造出来才能实施,开发周期长,成本高,所以在车身设计和发动机舱总布置过程中,进行发动机舱的散热情况分析,找出最恶劣的工况下,发动机舱温度最高的位置和影响因素,为车身定型和发动机舱总布置提供理论依据。

基于CFD的汽车空气动力学性能分析与优化设计

基于CFD的汽车空气动力学性能分析与优化设计随着汽车工业的快速发展，汽车的性能和安全性愈发成为人们关注的焦点之一。

汽车空气动力学性能对其行驶稳定、燃油效率和行驶安全都有着重要影响。

而利用计算流体力学（CFD）技术可以对汽车的空气动力学性能进行分析和优化设计，以提高其性能和安全性。

一、CFD技术在汽车空气动力学性能分析中的应用通过CFD技术，可以对汽车在行驶过程中与空气的相互作用进行模拟和分析，以更好地了解车辆的流场特性和空气动力学性能。

具体应用包括但不限于：1. 空气阻力分析：利用CFD技术可以模拟汽车在行驶过程中面对空气的阻力，进而定量评估车辆的风阻系数。

通过优化车辆外形、车身下部和车轮部分的设计，可以降低空气阻力，提高燃油效率。

2. 气流分布分析：CFD技术可以模拟车辆周围的气流分布情况，包括车身表面的压力分布、空气流动的分离与绕流等。

准确分析气流特性可以帮助优化车辆的设计，减少气流阻力，提高行驶的稳定性。

3. 热管理优化：CFD技术还可以分析车辆在行驶过程中产生的热量和热流分布情况。

通过优化散热器的设计、改善引擎舱内空气流动，可以提高发动机和其他关键部件的冷却效果，防止过热造成的故障。

二、基于CFD的汽车空气动力学性能优化设计方法在基于CFD技术的汽车空气动力学性能优化设计中，需以下几个步骤：1. 建立准确的数值模型：首先，需要根据实际车辆的几何形状、尺寸和重要部件的布置，建立准确的三维数值模型。

模型的准确性对于后续的分析和优化设计至关重要。

2. 设置流场和边界条件：根据实际情况，为汽车模型设置适当的流场和边界条件，如驶入速度、周围环境温度等。

这些条件将直接影响到后续的模拟计算和优化结果。

3. 进行数值模拟计算：利用CFD软件对建立的数值模型进行数值计算，得到汽车在不同工况下的流场特性，如压力分布、速度云图等。

根据计算结果可以评估车辆的空气动力学性能和存在的问题。

4. 分析和优化设计：根据数值模拟计算的结果，分析汽车的空气动力学性能问题，如气流分离、阻力过大等。

某轿车发动机舱流场分析

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结论
文章基于对效果图的正确把握运用
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参考文献 [ 1 ] 李卓森现代汽车造型 [M I 北京：人民交通出版社
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某轿车气动特性的CFD分析及优化

响，差阻力约占汽车总气动阻力的５～６．压Ｏ／９６５
从图４对称面压力云图可以看出，车头缘角、挡风玻璃以及行李箱盖后缘等压线比较密集，味着较意
大的压强梯度，而正压区压强梯度大意味着该区域平均压强大和流动能量损失大；而在负压区压强梯度大则意味着该区域平均压强低和流动能量损失大，两者相互作用的结果就是气动阻力大．
文章编号：００５１（０２００６０１０ — ８１２１）２０５ — ６
某轿车气动特性的ＣＤ分析及优化Ｆ
张怀华，江磊，建成容郭
（．南长丰汽车沙发有限责任公司，南永州１湖湖４５０；．汽大众汽车有限公司，２１１２一吉林长春１０１；３０１４０８）１０２３湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，南长沙．湖
中图法分类号：６．Ｕ４１１文献标识码：Ａ
０引言
随着现代汽车工业和高速公路的发展，全球汽车每年的产销量和保有量不断增加，汽车产业巨大的能
源需求，给石油资源带来越来越大的压力．而汽车的燃油消耗与其空气动力学性能，别是气动阻力有很特大的联系．究表明，研当车速达到８ｍ／０ｋｈ时，气动阻力与滚动阻力几乎相等；当车速为１０ｋｈ时，５ｍ／气

基于计算流体动力学的机械结构外部流场模拟与优化设计

基于计算流体动力学的机械结构外部流场模拟与优化设计基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）的机械结构外部流场模拟与优化设计是一种利用数值计算方法对流体力学进行计算和模拟的技术。

它可以通过模拟真实环境中的流场，帮助工程师评估流体在具体结构上的作用，并优化设计，以提高结构的性能和效率。

一、CFD在机械结构中的应用CFD技术的应用领域非常广泛，涉及到航空航天、汽车、建筑、能源等各个领域。

在机械结构中，CFD可以帮助工程师分析和优化不同的流动问题，如空气动力学、水力学、传热学等。

以飞机设计为例，CFD可以模拟机翼表面的气动特性，如升力和阻力的分布情况。

通过调整机翼的几何外形，优化结构形状，可以提高飞机的升力系数，减小阻力，从而提高燃油利用率和飞行性能。

二、CFD模拟的流程CFD模拟一般包括几个基本步骤：前处理、求解器设置、求解和后处理。

前处理阶段主要包括建立几何模型、设置边界条件和网格划分。

求解器设置阶段涉及选择适当的求解器和数值算法，并设置物理参数。

求解阶段是CFD模拟的核心，它基于数学模型和计算方法对流场进行数值求解。

这一阶段需要通过数值方法来解决流体动力学方程组，以获取流场的数值解。

最后是后处理阶段，通过分析数值结果和流场信息，得出结论和建议。

后处理可以包括可视化流场、提取流场数据和评估设计方案等。

三、机械结构优化设计方法在机械结构的优化设计中，CFD可以与其他优化方法相结合，如遗传算法、粒子群算法等。

通过优化算法和CFD相结合，可以自动搜索最佳设计方案，使得结构在流场中表现出最佳性能。

优化设计方法可以涉及多个设计变量和约束条件，如结构的几何形状、材料性能和边界条件等。

通过多次CFD模拟和优化迭代，可以找到最佳设计方案。

这种基于CFD的优化设计方法可以减少试验成本和时间，并提高设计的效率和准确性。

同时，它也为工程师提供了一种全新的设计思路，使得设计过程更加科学化和系统化。

基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化

分类号密级U D C 编号硕士学位论文基于CFD 的汽车外流场数值模拟及优化二零一五年五月研究生姓名：查朦导师姓名：苏小平申请学位级别：硕士一级学科名称：机械工程二级学科名称：机械制造及其自动化Numerical Simulation and Model Optimization For Carbody Base on CFDA Thesis Submitted toNanjing Tech UniversityFor the Academic Degree of Master ofEngineeringBYMeng ZhaSupervisor: Prof. Xiaoping SuMay. 2015学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名：日期：学位论文的使用声明□1、南京工业大学、国家图书馆、中国科学技术信息研究所、万方数据电子出版社、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通过网络向社会提供信息服务。

论文的公布（包括刊登）授权南京工业大学研究生部办理。

（打钩生效）□2、本论文已经通过保密申请，请保留三年后按照第一项公开（打钩生效）□3、本论文已经通过校军工保密申请，不予公开（打钩生效）研究生签名：导师签名：日期：日期：硕士学位论文摘要随着汽车工业技术及经济的发展，人们对汽车安全性、舒适性要求越来越高，而这很大程度上取决于汽车空气动力特性。

由于近年来数值计算理论及计算技术的发展进步，在新车开发初期越来越趋向于采用计算流体力学对汽车空气动力性能进行测试计算，该方法试验周期短、耗资少。

基于CFD的整车涉水性能仿真预测

基于CFD的整车涉水性能仿真预测作者：胡颖汪晓虎董丹丹来源：《时代汽车》2022年第02期摘要：發动机气缸进水将直接导致车辆熄火甚至发动机报废，因此避免发动机进气口水入侵是整车涉水性能开发的关注重点。

本文采用流体力学的两相流模型和动网格模型建立整车涉水仿真模型。

通过实时监测发动机舱水位高度、发动机进气口的水体积分数和进水量来预测整车涉水性能。

对标发动机舱内水位高度的实验与仿真结果，验证了此方法可应用于车辆涉水性能的前期预测。

整车涉水仿真为发动机进气口水流路径优化提供设计指导。

关键词：计算流体力学整车涉水仿真发动机进气口两相流动网格Abstract：The water in the engine cylinder will directly cause the vehicle to stall or even the engine to be scrapped. Therefore， avoiding the water intrusion of the engine intake is the focus of the development of the vehicle's wading performance. In this paper， a two-phase flow model and a dynamic mesh model of fluid mechanics are used to establish a simulation model of the entire vehicle wading. Through real-time monitoring of the water level of the engine compartment， the water volume fraction of the engine air intake and the water inflow， the water performance of the vehicle can be predicted. The experimental and simulation results of the water level in the standard engine compartment verify that this method can be applied to the early prediction of the vehicle's wading performance. The vehicle wading simulation provides design guidance for the optimization of the water flow path of the engine air intake.Key words：computational fluid dynamics， vehicle wading simulation， engine intake， two-phase flow， dynamic mesh1 引言车辆涉水性能是指车辆在暴雨或者一定深度积水路的恶劣环境下能够正常行驶，车辆重要零部件不出现重大失效和功能性损坏的能力。

机舱前端热回流分析及改进措施探讨

机舱前端热回流分析及改进措施探讨本文利用CFD（Computational Fluid Dynamics）计算流体动力学分析模拟汽车前机舱的热回流问题，并验证相应的改善措施，为剖析机舱内热回流问题产生的原因及预防改类问题的发生提供借鉴和指导。

标签：CFD；热回流；机舱；改进措施1前言今年来随着社会的进步和汽车制造水平的提升，汽车用户对车身舒适性要求越来越高，其中包括车内噪声，空调制冷效率，车辆操控性能，驾驶室防水防尘防风隔热能力等。

本文结合某新车型空调高温试验过程频繁跳断的问题，运用计算流体动力学分析模拟热回流现象，并对改进措施进行探讨。

2前面板机舱热回流问题提出某新车型在吐鲁番进行夏季标定实验，出现水温过高，空调压缩机频繁跳断，空调制冷效果差的问题，并提出整改需求。

3原因分析第一步：检查发动机舱各管路状态，样车排查无错装、泄漏、松脱等异常现象，可排除装配原因引起。

第二步：进气温度排查，将16个温度传感器均匀分布在冷凝器上，对每个点的温度变化进行采集数据，并绘制温度变化图，找出温度异常点，如图1、图2、图3所示：试验测试发现测试18分钟后，各测量点的温度已稳定，达到热平衡状态环境温度为36℃，从测试数据上看，不存在热回流的情况下进风温度为应为环境温度高5～8℃，41到44℃为正常前进风温度。

从数据上看，冷凝器上部中间部位出现热回流的情况，冷凝器表面进风温度达到65℃左右，比冷凝器表面正常进风温度高了21°左右。

从数据上看，冷凝器下部存在严重的热回流情况（点13、点14、点15和点16位置），冷凝器表面温度达到73℃以上，比冷凝器表面正常进风温度高。

如图4所示：实车排查，红色虚线框处为冷凝器前热回流非常严重区域4用CFD分析对散热器导流板进行结构优化经探讨对前面机舱密封方案提出如下2种方案，并通过应用CFD计算流体动力学分析模拟该两种方案的有效性，形成如下对比分析结果：原状态方案A：增加1块导流板（导流板2为原有的下导流板）。

高级培训-105 应用CFD仿真分析优化某SUV车型的机舱流场1

应用CFD仿真分析优化某SUV车型的机舱流场1前言SUV的全称是Sport Utility Vehicle，中文意思是运动型多用途汽车。

现在的SUV一般指那些以轿车平台为基础、在一定程度上既具有轿车的舒适性，又具有一定越野性的车型通俗说就是能在城市中开的越野车[1]。

国内SUV市场正处于从优质走向成熟的阶段。

按照SUV的功能性，通常分为城市型SUV与越野车，前者代表有景逸x3、奇瑞瑞虎、宝马X1、奥迪Q3、现代ix35、雪佛兰创酷等；后者代表有奔驰G500、悍马H2、丰田普拉多、铃木吉姆尼、路虎卫士等。

，SUV的特点是动力强、越野性、宽敞舒适及良好的载物和载客功能。

良好的通过性是SVU车型的一大亮点，SUV车的机舱结构特点与轿车基本相同，但是它的离地间隙、接近角和离去角比普通的轿车要好。

从以上SUV车的功能和结构特点可以看出，为了保证它具有良好的热管理性能，设计阶段的SUV车型的机舱优化更加重要。

在当前的整车开发过程中，需要通过大量的仿真分析和试验来平衡动力总成冷却需求、空气动力学特性、环境控制、造型风格、整车结构以及成本之间的关系。

前端的设计在整车开发过程中非常重要，比如发动机的冷却和环境需求要求有足够的空气进入机舱，但是这会增加整车的冷却阻力。

机舱内安装导流板可以增加前端开口的利用率并有效防止机舱热回流进入冷凝器和散热器，但这同时也增加了成本。

采用CFD分析技术可以快速有效地解决这一问题，实现不同性能需求间的平衡[9-12]。

本文针对中心开发的一款红旗品牌SUV车型，在设计阶段开展机舱流场分析，确定导风板方案提高冷却风的有效利用、优化风扇布置提高散热器入口冷却空气速度分布均匀性，同时优化发动机进气口设计，保证发动机的进气需求。

2仿真分析模型与计算方法2.1仿真分析模型为了准确反映机舱内的流动情况，机舱流动CFD分析的整车模型是实际整车结构的全尺寸三维模型，仅去掉螺栓等小的特征，对于关键部件如动力总成、格栅、前端冷却模块等则按照实际几何保留尺寸，格栅及机舱布置如图1所示。