Fcnki_混合动力汽车热管理系统流场和温度场CFD分析_梁昌杰
氢燃料电池混合动力汽车能量管理系统建模与仿真分析
能量管理系统框图
：Tjnotorjref [P bat
2.1驾驶员意图模块
由于车辆的行驶状况非常复杂4对驾驶员意图的精准判
断在车辆行驶控制中至关重要4通过对驾驶意图的判断4可 以初步得到驾驶过程的转矩需求T_dem和功率需求P_demo 驾驶员意图模块如图3所示4该模块将车速信号8、加速踏板
信号Acc和制动踏板信号作为输入4需求转矩由这3个信 号共同决定。踏板位置信号范围都在0到1之间，当制动踏板
为新能源汽车发展的热点。然而4燃料电池具有
应
X
等缺点4
需要耦合辅助
能源来为车辆爬 加等高率需
率支
'3（。燃料电池汽车 车能量
要核
其核 能是
是燃料电池汽车的重 的
合
的率
车
的
率需
车辆
要⑷。
1燃料电池动力电池混合动力系统
燃料电池与 电池合系统是一种“FC+B”的
模式4 燃料电池作为主要能源4
电池作为辅助能源的
《"车电％》2020年第#期 13
行+ ,焦 3
Industry Focus
Motor speed
acc
V
驾驶员意
brk
图模块
l.FCref
T_dem
燃料电池 参考电流 计算模块
52 S5
动力电池
SOC
充电需求
功率 P charge
P_bat P_FC
动力电池能 量管理模块
Bat_V FC_V FC_I
GUO Peng-yan # ZONG He-hui, WANG Yi-bo, LI Bing-jie (College of Mechanics, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)
基于CFD分析和试验的整车热管理性能研究
En鑰汽车工程师FOCUS第术年1月摘要：在某车型的正向开发阶段，出现了车辆无法通过热平衡试验考核的问题。
为解决该问题，文章运用CFD分析手段，对该车型机舱流场进行了仿真分析,并结合热平衡试验考核的过程数据,找出问题真因；基于找出的问题真因，有针对性地制定了一系列优化方案并通过CFD仿真分析和实车试验进行验证，根据试验结果来确定最终整车改进方案，成功地解决了问题。
结果表明，综合运用CFD分析和整车试验可以有效解决整车热管理方面的问题,并在一定程度上节约时间和人力。
关键词：热管理;CFD;机舱流场;试验Research on Improvement Scheme of Vehicle Thermal Management Performance Basedon CFD Analysis and TestAbstract：In the positive development phase of a vehicle under research,there was a problem that the vehicle could not passthe thermal balance test.In order to solve this problem,this paper uses CFD analysis methods to simulate and analyze the flow field of the engine room of the vehicle under development,combined with the process data of the thermal balance test assessment,to try to find the true cause of the problem?based on the true cause of the problem,it is targeted A series of optimization schemes were formulated and verified through CFD simulation analysis and actual vehicle test.According to thetest results,the final vehicle improvement scheme was determined and the problem was successfully solved.The results show that the comprehensive application of CFD analysis and vehicle test can effectively solve the problem of vehicle thermal management and save time and manpower to a certain extent.Key words:Thermal management;CDF;Cabin flow field;Test为了满足日益严苛的油耗和排放法规，也为了满足消费者对美观性的要求，工程师越来越倾向于将车辆外观设计的更加流线型，这就导致发动机舱可使用空间减少;而增压和缸内直喷等新技术的应用，使机舱内部件增多且产生更多的热量叫所以保证发动机舱达到热平衡是车型开发性能目标之一。
25858039_废气再循环冷却器沸腾试验方法研究
废气再循环冷却器沸腾试验方法研究陈方方尉武杰蔡子豪(浙江正信车辆检测有限公司,浙江天台317200)摘要:主要研究废气再循环(E G R)冷却器在不同工况下的换热特性㊂借助计算流体动力学(C F D)分析工具,识别出冷却器在某一工况下的沸腾区域㊂在沸腾区域附近,借助于可视化观察窗及高频压力传感器,得到透明观察窗不同进气温度下的气泡形态与压力波动曲线的关系㊂结果表明,气泡形态与压力信号之间存在对应关系㊂由此,初步建立了判断E G R冷却器有无沸腾,以及其沸腾程度的方法㊂关键词:废气再循环冷却器;过冷沸腾;压力信号;可视化0前言废气再循环(E G R)冷却器的主要作用是在汽车运行过程中,将产生的高温废气经过冷却液侧进行冷却,再返回到发动机缸体㊂E G R冷却器是汽车热管理系统中重要且不可或缺的一环㊂换热壁面在换热过程中,基于不同的E G R冷却器结构设计㊁壁面厚度㊁壁面材料等因素造成壁面局部过热,从而产生沸腾㊂前者通过影响壁面的温度场,后者通过影响气化核心的生成,使壁面产生局部过热,生成气膜,从而影响壁面质量,严重者甚至产生干烧现象,直到气液两侧相通㊂沸腾对E G R冷却器结构及发动机系统均有不同程度的影响㊂主要影响包括:(1)冷却液成分析出并堆积在沸腾区域;(2)壁面电导率降低,进而换热效率降低,导致E G R冷却器的冷却效率减弱;(3)整个系统的耐腐蚀性能降低;(4)堆积物造成水箱或其他管类散热器堵塞㊂沸腾对发动机的运行工况有很大程度的影响㊂因此,在E G R冷却器设计及验证阶段,考核不同边界条件下是否产生沸腾,以及沸腾程度对E G R产品来说有着重大的意义㊂关于沸腾理论方面的研究,国内外学者已得出了大量的研究成果㊂其中,B E R G L E S与R O H S E-N OW[1]早先提出了在强迫对流下的过冷沸腾起始点预测模型,而后S A T O和MA T S UMA R A[2]基于H S U[3]的成核理念,提出了在沸腾起始点时热流密度与壁面过热度的关系式㊂基于S A T O和MA T-S UMA R A的关系式,D A V I S和A N D E R S O N[4]提出了接触角也是影响泡核沸腾起始点(O N B)的1个重要因素㊂以上研究都是基于成核理论提出的O N B预测模型㊂在实验室内的相关验证方面,一些研究人员先后提出了垂直向上圆管流动的临界热流预测关系式,以及垂直远观均匀加热的临界热流预测关系式㊂这2个关系式主要关注由核态沸腾转变为过度沸腾状态的转折点 临界热流密度(C H F)㊂在有效空泡起点(O S V)和充分发展沸腾(F D B)这2种状态之间,S A-H A和Z U B E R[5]利用佩克莱数和斯坦顿数得到了F D B的预测模型㊂部分学者认为,在低流速下,气泡脱离主要受到热力影响,因此在某一努塞尔数下沸腾形式将发生改变,沸腾传热由部分发展沸腾进入充分发展沸腾阶段;在高速流下,气泡脱离主要受动力学效应影响,在某一斯坦顿数下沸腾进入充分发展沸腾阶段㊂国内也有学者对于沸腾现象进行了深入的研究㊂张体恩[6]提出了基于气泡行为的缸盖沸腾冷却应用研究,通过核化理论㊁气泡动力学㊁沸腾模式,以及联合换热特性的研究和试验参数的测量,分析并建立了缸盖沸腾换热的设计流程㊂本文基于某款E G R冷却器,通过计算流体动力学(C F D)仿真分析的手段得出沸腾区域,并在沸腾区域附近对样件开透明观察窗,直观观察产品在不同阶段的沸腾情况;同时,在不同的测试工况下,运用高频压力传感器监测测试工况下的压力信号,并对观察到的气泡形态与压力波动结合评估E G R冷却器的沸腾情况,进而得到该E G R产品在设计研发中的性能安全区672021年第6期762021 NO.6汽车与新动力域,为设计研发提供方向㊂1 C F D 仿真分析1.1 测试模型及边界研究人员选取某款E G R 产品作为分析对象㊂该E G R 产品模型图及产品进气㊁出气㊁进水㊁出水位置通道如图1所示㊂研究人员对模型进行一定的简化处理,并基于表1给定的边界条件进行了C F D 分析㊂图1 某款E G R 产品模型图表1 C F D 分析边界项目参数进气流量/(k g㊃h -1)210进气温度/ħ350进气压力/k P a 150进水温度/ħ40进水流量/(L ㊃m i n-1)10进水压力/k P a1251.2 分析结果研究人员通过一定的简化处理,并根据沸腾曲线,设置1个模态沸腾临界值,得到了水侧管壁的模态沸腾区域结果,如图2所示㊂图2 C F D 分析结果研究人员通过C F D 分析找到沸腾区域,布置可观察的透明窗位置进行试验验证㊂基于图2所示的分析结果,可以在有明显沸腾现象的气侧壳体上开窗,进行可视化观察㊂2试验方案设计及验证2.1 样件制作如图3所示,根据C F D 分析结果,研究人员在气室壳体上开窗并布置透明观察室,用于进行可视化测试㊂基于文献的记载,以及实验室多年的经验积累,研究人员在沸腾区域附近用高频压力传感器信号,捕捉到了气泡的一些行为特征㊂图3 观察窗及压力测点2.2 试验系统介绍试验要求测试沸腾试验的设备能够提供恒定的气侧进气温度㊁进气流量㊁进气压力,水侧进水温度㊁进水流量㊁进水压力等参数,并能实现数据记录采集等功能㊂研究人员设计的试验系统如图4所示㊂图4 试验系统2.3 测试过程研究人员将待测E G R 样件(带透明观察窗)安装在测试系统上,同时将高频的压力传感器安装在图3压力测点位置,对测试传感器进行了设置调试㊂在进行试验时,研究人员依据表2提供的试验验证边界条件,控制水侧条件(压力㊁流量㊁温度)全部稳定不变,在气侧给定流量,给定压力,逐步升高气侧温度,同时记录观察窗位置的气泡形态及压力传感器位置的压力值㊂在试验过程中,气侧升温按照稳定速度77 2021年第6期772021 NO.6汽车与新动力进行升温,每隔30ħ升温后保持稳定5~10m i n ,并观察气泡形态㊂表2 试验验证边界条件项目参数进气流量/(k g㊃h -1)210进气压力/k P a 150进水温度/ħ40进水流量/(L ㊃m i n-1)10进水压力/k P a 1252.4 测试结果与分析2.4.1 气泡形态测试结果根据上述测试过程,研究人员通过透明观察窗对气泡形态进行观察,观察到的结果如图5所示㊂图5 不同温度下的气泡形态在210ħ进气温度条件下,透明观察窗的冷却液中几乎没有气泡;在310ħ进气温度条件下,透明观察窗的冷却液中出现了连续的小气泡;在410ħ进气温度条件下,透明观察窗的冷却液中出现了连续的大气泡,且气泡量较多㊂2.4.2 压力测试结果通过压力测试,研究人员得到了该款E G R 产品进气温度与外接的压力变送器的压力测试结果,如图6所示㊂通过分析采集到的数据,研究人员可以看到在某2个温度梯度升温过程中出现了异常明显的压力阶梯(进出水压力降)㊂研究人员将图6中的数据图进行局部放大后,截取不同平稳温度段下的压降曲线后发现了更明显的压力波动现象㊂如图7所示,在进气温度200ħ条件下,沸腾区域附近的压力曲线呈现比较规则的正弦信号㊂如图8所示,在进气温度310ħ条件下,沸腾区域附近的压力曲线有微小波动㊂如图9所示,在进气温度420ħ条件下,沸腾区域附近的压力曲线出现无规则的振荡㊂图6 进气温度与压力测试数据图7 200ħ下的压力波动情况图8 310ħ下的压力波动情况图9 420ħ下的压力波动情况上述压力曲线的表现结果意味着E G R 冷却器产生沸腾的情况发生在进气温度为310~420ħ之间㊂2.4.3 结果分析通过比对透明观察窗的观察结果,研究人员得到了一致的结论:在进气温度200ħ条件下,该款E G R 产品未出现沸腾现象;在进气温度310ħ条件下,该款87 2021年第6期782021 NO.6汽车与新动力E G R产品出现轻微沸腾现象;在进气温度410ħ条件下,该款E G R产品出现明显沸腾现象㊂3结论针对某款E G R产品,研究人员通过C F D分析确定了沸腾区域,并在沸腾区域附近借助透明观察窗和压力传感器同步观察沸腾现象㊂试验结果表明:气泡行为与压降信号有着紧密的联系㊂在沸腾的不同阶段,对应的压力信号幅值及波形的稳定性,均有差异㊂在工程应用中,利用本方法可以有效的分辨出沸腾边界,最后可将沸腾的各个阶段与压力信号进行一一对应,并可以借助于高速相机来进行逐一区分㊂参考文献[1]B E R G L E S A E,R O H S E N OW W M.T h ed e t e r m i n a t i o no f f o r c e dc o n v e c t i o ns u r f a c e-b o i l i n g h e a t t r a n s f e r[J].A S M EJ.H e a tT r a n s-f e r,1964,1:365-372.[2]S A T O T,MA T S UMA R A H.O nt h ec o n d i t i o n so f i n c i p i e n ts u b-c o o l e db o i l i n g w i t h f o r c ed c o n ve c t i o n[J].B u l l.J S M E,1964,7(26): 392-398.[3]H S U YY.O n t h e s i z e r a n g e o f a c t i v e n u c l e a t i o n c a v i t i e s o n a h e a t i n g s u r f a c e[J].A S M EJ.H e a tT r a n s f e r,1962,84(3):207-213.[4]D A V I SEJ,A N D E R S O NG H.T h e i n c i p i e n c e o f n u c l e a t e b o i l i n g i nf o r c e d c o n v e c t i o n f l o w[J].A I C h EJ,1966,12(4):774-780.[5]S A HAP,Z U B E R N.P o i n t o f n e t v a p o r g e n e r a t i o na n dv a p o rv o i df r a c t i o n i ns u b-c o o l e db o i l i n g[C].5t h I n t e r n a t i o n a l H e a tT r a n s f e rC o n f e r e n c e,T o k y o,1974:175-179.[6]张体恩.基于气泡行为的缸盖沸腾冷却应用研究[D].北京理工大学,2015.972021年第6期792021 NO.6汽车与新动力。
热机耦合作用下发动机缸盖结构强度及疲劳研究
汽车技术【摘要】以某缸盖为研究对象，开展额定工况下的热平衡试验，并基于流-固耦合方法对水套的流场和缸盖的温度场进行分析。
对缸盖由热载荷与机械载荷产生的耦合应力场进行求解，确定缸盖鼻梁区为应力危险点。
缸盖爆压工况下的高周疲劳安全系数和起停工况下的低周疲劳寿命计算结果表明：考虑热机耦合与不考虑热机耦合的疲劳计算结果差别很大，热机耦合作用不可忽视。
主题词：缸盖流-固耦合耦合应力分析高周疲劳低周疲劳中图分类号：TK422；TH114文献标识码：A DOI:10.19620/ki.1000-3703.20170759Structural Strength and Fatigue Analysis of Engine Cylinder Head Under the Thermo-Mechanical CouplingZhang Junhong,Xu Zhexuan,Hu Huan,Ma Liang,Tang Zhoujie（State Key Laboratory of Engines,Tianjin University,Tianjin 300350）【Abstract 】Heat balance test was carried out for a cylinder head under rated conditions,and water jacket flow field and cylinder head's temperature were analyzed using flow-solid coupling method.The coupled stress field generated by thermal load and mechanical load of cylinder head was solved to determine the cylinder head bridge zone as a hot spot of stress.The calculation of high-cycle fatigue safety coefficient under cylinder head detonation pressure conditions and low-cycle fatigue life under stop-start conditions show that the calculation results of fatigue,if thermo-mechanical coupling is considered,differs greatly with that when thermo-mechanical coupling is not considered,therefore thermo-mechanicalcoupling effect shall not be neglected.Key words:Cylinder head,Fluid-solid coupling,Coupling stress analysis,High cycle fatigue,Low cycle fatigue张俊红徐喆轩胡欢马梁汤周杰（天津大学，内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300350）*基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFB0103504）。
发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用
发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用刘佳鑫;王宝中;龙海洋;蒋炎坤【摘要】工程车辆通常将冷却风扇与散热器进行组合作为发动机冷却系统,为便于对冷却系统性能进行评估,在熵产单元数、效率等散热器性能评价方法基础上,将冷却风扇纳入评价体系,实现系统性能评估.结合国内某型双钢轮振动压路机,将该方法应用于正向设计中,实现对冷却风扇优选.结果表明:以冷空气侧的空气体积流量为公共变量,可将冷却风扇与散热器整合在熵产单元数、效率的评价指标内;三维CFD仿真模型中,中冷器、冷却液散热器、液压油散热器热流体温度误差分别为3.15%,4.07%,2.83%,误差在合理范围内,仿真模型正确;仿真中获取的冷空气实际流量,对整个评价和设计具有较为重要的作用;在产品正向设计时,该方法可用于冷却风扇优选.%Engine cooling system of construction vehicle usually consists of cooling fans and radiators .Based on the entropy and exergy efficiency evaluation parameters of radiator ,cooling fan was introduced as an element of evaluation objects to realize the evaluation of coolingsystem .The method was applied to top-down design of domestic double-dun vibration road roller , which made optimization and selection of cooling fan come true .The results show that the cooling system can be evaluated by considering the cooling fan and radiator together and using the air volume flow rate as public variable .According to 3D simula-ted results ,the heat flow temperature error of intercooler ,coolant radiator and hydraulic oil is 3 .15% ,4 .07% and 2 .83% re-spectively .The acquired actual air volume flow rate plays an important role in the whole performanceevaluation and product de -sign .Accordingly ,the method can be used for cooling fan selection optimization during the top-down design .【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P6-10)【关键词】工程车辆;冷却系统;匹配;评价方法【作者】刘佳鑫;王宝中;龙海洋;蒋炎坤【作者单位】华北理工大学机械工程学院,河北唐山 063009;华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430074;华北理工大学机械工程学院,河北唐山 063009;华北理工大学机械工程学院,河北唐山 063009;华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U415.521工程车辆工作时具有驱动功率大、速度低等特点，此时发动机负载较高，系统产生热量较多，冷却液中的热量需经过冷却系统散失至环境之中。
电动汽车热泵空调微通道换热器温度分布特性
电动汽车热泵空调微通道换热器温度分布特性巫江虹;薛志强;金鹏;李会喜【摘要】为了探讨微通道换热器温度分布特性对电动汽车热泵空调系统性能的影响,对应用新型微通道换热器入口分配器的电动汽车热泵系统进行性能测试,采用红外热成像仪记录制冷/制热工况下车外换热器温度分布变化情况.采用与换热器沿程方向垂直的温度不均匀度x(温度标准方差)作为微通道换热器温度不均特性的度量.建立制冷制热工况2个BP神经网络模型,预测在不同运行工况、制冷剂流量、温度分布特性情况下系统的能效.神经网络的权重分析结果表明:对于所设计的电动汽车热泵空调系统,当微通道换热器被用作冷凝器和蒸发器时,换热器表面温度分布不均对系统性能的影响权重分别为34.97％和43.90％,改善气液两相的分配均匀性比改善气相的分配均匀性更利于系统性能的提升.【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2016(050)008【总页数】8页(P1537-1544)【关键词】电动汽车;热泵空调;微通道换热器;温度分布;BP神经网络【作者】巫江虹;薛志强;金鹏;李会喜【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;北京汽车股份有限公司汽车研究院北京101300;英格索兰(中国)投资有限公司广东广州510620【正文语种】中文【中图分类】TK172高性能电动汽车热泵空调是替代现有电动汽车空调电加热采暖的有效途径之一. 微通道换热器因为紧凑、轻量、高效的优点,广泛应用于常规单冷汽车空调系统.但当将微通道换热器应用于电动汽车热泵系统,会存在制冷剂流量分配不均、冷凝水排出、结霜融霜周期减少等[1-2]问题.制冷剂流量分配不均又会导致换热器表面温度分布不均[3].换热器表面温度分布越均匀,表明换热器利用效率越高,空调系统性能越好.如何评价和改善换热器的温度分布均匀性成了系统能效提升的关键.换热器传热是制冷剂和空气相互耦合的结果,任一流体分布不均都会使部分管段低效从而减低换热器整体性能.微通道换热器表面的温度分布同时受到制冷剂流量分配、风侧风量分布、微通道换热器设计结构等因素影响[4].当微通道换热器用作蒸发器时,两相流制冷剂很难在毫米级的微通道支管中分配均匀.Hwang等[5]研究表明：低动量的气态制冷剂容易进入入口附近的扁管,而高动量的制冷剂容易进入离入口更远的扁管中,出现制冷剂分配不均.Choi等[6]指出制冷剂分配不均和空气分配不均会导致翅片管蒸发器容积分别衰减30%和8.7%.合理的微通道换热器结构设计可以改善流量分配不均,获得更均匀的温度分布,提升换热效率.Shi等[7]在微通道蒸发器集流管中插入设计的带孔分配板,换热器换热量得到有效提升.Kulkarni等[8]指出减小集流管长度方向上的压降才能有效地减小流量分配不均,进而提出了辐射状的分流管.对于换热器温度不均匀性的定量评定问题,严瑞东等[9]研究流程数对于微通道换热器温度分布均匀性和性能的影响,并使用整个换热器表面的温度分布方差作为温度分布不均匀的评价指标.但实际换热时同一扁管中的制冷剂温度会沿着流程方向出现递增/递减,所以采用整个换热器表面的温度分布方差来评价温度分布不均匀性存在不合理性.对于同一结构尺寸的换热器,当风侧风量分布均匀时,可认为换热器表面温度分布反映了制冷剂的分配情况,温度分布不均成了制冷剂分配不均的直观表象.因此,本文对微通道换热器表面的温度分布进行研究.在前人研究基础上,提出了沿程温度分布不均匀度来评价换热器表面的温度分布不均情况,并建立神经网络模型考察换热器温度分布不均对系统性能的影响.1.1 试验系统如图1所示为所搭建的一套制冷剂为R134a的电动汽车直流变频涡旋热泵空调系统.由图1可以看出,系统主要包括直流变频涡旋压缩机、车内外微通道换热器、EVS240热力膨胀阀、四通阀、截止阀、气液分离器、储液干燥器、制冷剂质量流量计、安捷伦数据采集系统、红外热成像仪等.室内换热器为设计的具有承压和分液功能的微通道换热器[10].1.2 测试装置热泵空调系统性能测试是在10匹空调器焓差试验室中进行.室内外侧环境干球温度和相对湿度的控制精度分别为±0.5 ℃和±5%.系统压力、温度、流量测点布置如图1(a)所示.空调系统由直流稳压电源供电,压缩机输入功率可由直流稳压电源的控制板直接读取,压缩机转速由涡旋压缩机转速控制软件调节.温度、压力、流量信号由Agilent数据采集仪采集(10 s/次).温度采用J型热电偶测试(测温范围为-200～260 ℃,测试精度±0.1 ℃)；压力采用JYHR系列压力传感器测试(量程0～4 MPa,精度0.2%)；流量采用RHEONIK科氏力质子流量计测量(量程为0.1～3 kg/min,精度等级为0.5级).利用红外热像仪连续拍摄室外侧换热器表面温度分布情况.空气侧进风量、进出风干湿度由焓差室自带的采集系统记录.如表1所示为热泵空调系统性能测试工况,实验具体测试工况主要参考GBT21361-2008《汽车用空调器》[11]以及QC/T657-2000《汽车空调制冷装置试验方法》[12],并结合焓差室的调节能力确定.其中θin,DB和θin,WB分别为室内侧干球温度和湿球温度,θout,DB和θout,WB分别为室外侧干球温度和湿球温度,n为压缩机转速.2.1 表面温度分布不均匀度计算越均匀的换热器表面温度分布表明换热器利用效率越高,系统性能也会提升.如何客观评价和度量换热器的表面温度分布特性成为问题的关键.有学者通过计算换热器表面整体温度分布方差评价其温度分布不均性[9].本文定义了一个综合温度不均匀度χ来表示换热器表面的温度分布均匀程度.如图2所示为换热器表面温度网格划分图.由图2可以看出，沿着X轴(集流管方向)将换热器平均分成6等份,沿着Y轴(扁管方向)将换热器平均分成5等份.利用红外热成像仪软件读取每个网格内的平均温度,对Y轴每行的平均温度值(每组6个)分别求标准差,再对5个标准差取平均值即为χ.χ为换热器温度分布均匀性表征值,值越小温度分布越均匀,具体计算如式(1)和(2)所示.式中：θi,j为第i行j列网格内的平均温度,i=1,2…5,j=1,2…6；θi,avg为θi,1、θi,2…Ti,6 的平均温度；χi为第i行温度分布标准差.当换热器实际换热时,制冷剂相变后仍然会在换热器管道内部跟外界环境进行换热,由此会导致换热器表面温度沿着流程方向呈现递增或者递减的变化趋势.假设制冷剂在各扁管中分配均匀,各扁管的换热能力相同,则可假定理想情况下微通道换热器表面温度分布如图2制热工况所示.此时同一水平方向的扁管温度相同,而扁管沿程由于蒸发吸热温度逐渐递增.根据文献[9]计算得出换热器表面整体温度分布标准差σ=1.414 2,而根据本文定义的综合温度分布均匀系数χ计算得为0.所假定的温度分布为最理想的换热器温度分布情况,此时换热器温度分布是均匀的,换热效率最好,其表面的温度分布均匀性指标应为0.因此沿换热器流程方向上的温度分布不均是其换热固有特性,不应计入换热器表面温度不均度量中,使用整个表面的温度分布方差来度量其温度分布不均匀程度存在一定的不合理性.使用与沿程方向垂直的温度不均匀度χ能更好地度量换热器表面的温度不均特性.2.2 制冷/制热工况换热器表面温度动态分析2.2.1 制冷工况如图3所示为压缩机转速5 000 r/min,名义制冷工况(室外送风1 500 m3/h,室内送风500 m3/h)下系统运行过程中室外侧换热器(冷凝器)表面温度θout.s变化图.由图3中可以看出,当时间运行t=10 s时,换热器进口温度升高至40.5 ℃,气态制冷剂由上集流管均匀分配进各扁管,换热器表面水平方向上的温度基本保持一致,制冷剂分配均匀.随着系统的运行,换热器进口温度逐渐升高并稳定在57.4 ℃,制冷剂流经到换热器的4/5流程时换热器表面的温度已经接近环境温度.由此可以推断,在制冷工况下,室外侧换热器偏大,室内外换热器还存在优化匹配问题.同一扁管中的温度,自上而下呈现递减的趋势.如图4所示为名义制冷工况启动过程中,计算得出的室外换热器表面温度分布不均匀度χ随时间t的动态变化图.对于同一结构尺寸的换热器,温度分布不均主要受制冷剂分配不均、风量分布不均2个因素影响.在焓差室中进行性能测试时,由焓差室的风道送风,风侧的风量分布均匀.因此可以认为温度分布不均匀性间接反映出了制冷剂的分布不均匀性.由图4中可以看出，在制冷启动过程中,各区域的温度分布不均匀值都是先增大而后减小至稳定值,整体的χ值稳定在3.25.表面温度分布不均值χ4>χ5>χ2>χ3>χ1.制冷剂由气相向两相转化所对应的Y4区域,其表面温度分布不均匀度最大,即制冷剂状态分布特性最差；其次是换热器进口区域(Y5)和两相向液相转化区域(Y2).处于高速流动的制冷剂只有短暂的时间在集流管内进行分配后直接进入扁管,虽说是气态分配但是各扁管中高温气态制冷剂分配还是存在不均,从而致使χ5值较大,其程度取决于进口集流管的结构设计；而对于Y2,由于处于两相向液相转化的过程,温度分布不均程度也较大；处于两相换热过程时(Y3),换热器表面温度分布特性较好；制冷剂完全液化后的Y1区域,温度已经接近环境温度,基本不与环境换热,其表面温度分布不均匀度最小.2.2.2 制热工况如图5所示为压缩机转速5 000 r/min,名义制热工况下(室外送风1 500m3/h;室内送风500 m3/h)系统启动运行过程中室外侧换热器(蒸发器)表面温度变化图,其中制冷剂从下端流进,上端流出.由图5可以看出,系统启动运行时间至21 s,换热器进口处温度迅速下降,其中以换热器进口最左侧、中间和最右侧温度最低,温度分布呈“山”字形,并可明显的看出换热器表面温度较高和较低区域的温度分界线.呈现该种分布特性的原因主要是对于这种垂直进口布置,当两相制冷剂从集流管向上流进扁管时,气相部分容易进入入口管附近扁管,液相部分则沿着集流管流动,更易进入集流管两侧后端的扁管中,这与Vist等[13]做的实验结果相符.液相制冷剂蒸发吸热,导致换热器两侧部分的扁管温度较低,而处于中间扁管附近的扁管内主要为气态制冷剂,所以温度相对较高.系统运行至448 s,换热器下端开始结霜,结霜之初,换热器表面温度上升.当t=510 s时,结霜面积增大.系统运行至t=1 291 s时,换热器表面结霜面积达到整个换热器表面的3/5,严重阻碍了换热器通风对流换热,换热器出口的温度也已经降至了-8 ℃.如图6所示为制热工况下,计算得出室外换热器表面温度分布不均动态变化图.由图6可知，在t=300～750 s之间,换热器整体χ值保持在一定的波动范围,此时系统处于相对稳态状态.而由于制热工况下,室外侧换热器表面会结霜,所以其表面温度分布不均匀程度会随着结霜情况的严重程度而变化.前200 s启动阶段,Y1区温度分布不均匀性最大,此时此区域制冷剂状态分配特性最差.随着系统运行时间的增加,“山”字形温度分界线上移.χ2值增大的速度明显的快过其他区域,在t=310～550 s时Y2成为了温度分布最不均匀的区域.随后,Y3区域的χ3值快速增大并超过其他区域,在t=550 s之后Y3成为了温度分布最不均匀的区域,而此时“山”字形的温度分界线也逐渐上移到了Y3区域.所以换热器表面各区域段温度分布不均匀度体现了各区域段的换热情况,同时温度分布不均匀度的变化也反应了换热器表面温度分界线的移动情况,进一步间接反应了结霜分界线的移动.根据邱宏等[14]介绍的除霜切入点计算方法和制热COP变化曲线,系统在1 100 s左右时应进行除霜.此时χ3值为6.3,结霜面积为3/5.因此对于单流程的换热器,可以通过在3/5面积区域处设置一排温度检测点,实时采集其温度变化情况并反馈得出一个温度分布不均的χ值,当超过6.3界限时,可认为结霜面积达到3/5,系统应进行除霜.2.2.3 温度分布不均动态分析如图7所示为标准制冷/制热工况,室外侧换热器表面温度分布不均匀度χ及制冷/制热COP随时间t的动态变化图.根据TB/T1804-2009《铁道客车空调机组》[15]规定,对于制冷剂为R134a的移动式车辆空调机组,其性能系数应大于1.9.因此可以将COP=1.9作为空调系统能效变差的分界线.由图7中可以看出,在制冷工况下,室外侧换热器表面温度分布不均匀度稳定在3左右,系统性能稳定.而在制热工况下,系统的性能受到室外侧换热器结霜的影响,结霜越严重,室外侧换热器温度分布不均匀程度越差,系统性能也越差.同时由制热工况下,系统室外侧换热器表面温度分布不均匀度及COP动态变化图可知,COP为1.9正好对应室外侧换热器温度分布不均匀度的转折段,其温度分布不均匀度χ值为5.85.所以综合分析可认为当换热器温度分布不均匀度大于5.85时,对系统的性能影响较大,系统的性能衰减较大.微通道换热器作为蒸发器时,制冷剂分配不均现象尤为严重,某些通道会出现供液过多或干蒸现象.温度分布是制冷剂侧和风侧耦合传热的结果.微通道换热器制冷剂分配又受到集流管尺寸、入口位置、扁管数目及相关尺寸参数、扁管插入深度、制冷剂流量、压差、入口干度等[4]众多因素影响.由此采用自适应且具有一定容错能力的BP神经网络来分析衡量换热器温度分布均匀性对系统性能的影响.3.1 人工神经网络模型建立建立了制冷制热工况下,2个神经网络预测模型,预测在不同运行工况、制冷剂流量、温度分布特性情况下系统的能效.建立系统性能预测神经网络模型如图8所示.从图8中可看出，室外侧干球温度θout,DB,制冷剂流量qm,换热器综合温度分布不均匀度χ为输入参数,制冷/制热COP为输出参数.神经网络采用的传递函数为：S型的双曲线正切函数tansig (x)与纯线性函数purelin(x),层数为3层[16].网络学习步长为0.05,训练次数为50 000,最小均方误差设为5×105.通过误差对比,确定制冷和制热工况下性能预测神经网络隐含层的节点数都为12.3.2 制冷剂分配均匀性对系统性能的影响分别选取θout,DB=31、35、39、43 ℃时和-5、-3、0、7和9 ℃时,不同压缩机转速下的实验数据值作为制冷和制热的分析样本.选取制冷样本899组为训练样本,47组为预测样本；制热样本1 171组为训练样本,61组为预测样本.依据2.1所介绍的方法计算得出各样本表面温度χ值,并将所有的参数线性归一化成[0.1,0.9]之间的无量纲值.如表2所示为制冷工况下,神经网络输入、输出参数归一化示例,以同样方式线性归一化制热工况神经网络参数.之后再依照图8所示的模型建立BP 神经网络.如图9所示为制冷(制热)工况系统性能系数预测与试验对比结果.COPp为神经网络预测值,COPt为归一化后的实测值.采用关联系数R[17]和均方根误差MSE来表征神经网络预测精度,经计算可得制冷工况下R=0.996 8,MSE=3.819 3×10-4,制热工况下R=0.970 6,MSE=1.1×10-3,制冷制热工况下能效系数的预测精度都较好.由图9可知制冷(制热)工况神经网络预测精度保持在6%和10%以内.制热工况由于受表面结霜的影响,精度稍差.根据文献[18]介绍的BP神经网络权重计算方法,计算不同工况下θout,DB、qm和χ对电动汽车热泵空调系统制冷或制热性能系数的影响权重W,计算结果如表3所示.由表3可知无论制冷还是制热工况,3个因素都较大的影响了系统性能系数,其影响权重大小为温度分布不均匀度>环境温度>制冷剂流量.由此可知由于制冷剂分配不均造成的温度分布不均对系统的性能影响最大.当微通道换热器被用作冷凝器和蒸发器时,其表面温度分布不均匀对系统性能的影响分别为34.97%和43.90%.因此改善制冷剂分配性,可提升其表面温度分布均匀性,可很大程度上提升系统性能,并且改善气液两相的分配均匀性比改善气相的分配均匀性更利于系统系能的提升. (1) 在冷凝器(蒸发器)换热过程中,由于制冷剂在同一扁管内与外界空气换热,制冷剂温度在沿程方向逐渐降低(升高).沿程方向上的温度变化是换热器固有换热特性,因此不应将沿程方向上的温度不均计入换热器温度分布不均匀性的度量中.使用换热器表面整体温度分布不均作为不均匀特性的度量存在一定的不合理性,采用与沿程方向垂直的温度不均匀度χ来度量温度不均特性更为合理.(2) 对于竖直放置的室外换热器,用红外热成像仪记录启动过程其表面的温度分布情况.在制冷时,在同一扁管中,温度自上而下呈现递减趋势.垂直于扁管方向(Y轴)的不同区域,其温度分布不均匀程度不同,χ4>χ5>χ2>χ3>χ1.在制热时,温度分布呈“山”字形分布,且随着结霜程度的加重,山字分界线上移.换热器表面各区域段温度分布不均匀程度的变化反应了其表面温度分界线的移动情况,也间接反应了结霜分界线的移动情况.(3) 在建立制冷、制热工况下,2个BP神经网络分析换热器温度分布对系统性能的影响.在制冷和制热时EER、环境温度、制冷剂流量和温度分布不均匀度对制冷COP和制热COP的影响权重分别是34.61%、30.42%、34.97%和30.03%、26%、43.9%.表面温度分布不均对系统性能系数影响权重最大,其次是环境温度和制冷剂流量.(4) 对于同一结构的换热器,在风侧风量分布均匀的前提下,换热器表面温度分布不均主要由制冷剂的分配不均引起.换热器温度分布间接反映了制冷剂的分配均匀性.微通道换热器被用作冷凝器和蒸发器时,其表面温度分布对系统性能的影响权重分别为34.97%和43.90%.因此改善气液两相的分配均匀性比改善气相的分配均匀性更利于系统性能的提升.【相关文献】[1] PETTERSEN J, HAFNER A, SKAUGEN G, Development of compact heat exchangers for CO2 air-conditioning system. [J]. 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基于焓温法的石克管线停输温降三维数值模拟
基于焓温法的石克管线停输温降三维数值模拟李庆杰;李媛媛;陈慧萍【摘要】Three-dimensional mathematical model of shutdown temperature drop of buried heated oil pipeline is often established based on the finite volume theory and the enthalpy-temperature method. In this paper, three-dimensional numerical simulation of shutdown temperature drop of Shi-Ke D377 pipeline in Xinjiang oilfield under different conditions was carried out, and the contours of crude oil and soil temperature at different time in different locations along the tube were obtained. On the one hand, the effect of different temperature of outbound oil on temperature of inlet oil and the shutdown time was analyzed;On the other hand, optimal outbound oil temperature under the condition of the lowest amount of transmission in the coldest month was analyzed. By calculating and analyzing, the data can provide the theoretical judgment basis for planning scheme of shutdown and restarting and optimizing pipeline operation.% 埋地热油管道停输温降三维数学模型是基于有限容积理论与焓温法所建立。
试验循环工况下混合动力车用镍氢电池组温度场研究
３６ ２ ．
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反应 过 充电副反应
．
Ｒ Ｌ
一
Ｏ５ ７ ．４
．
充 电阶段
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图 Ｉ 镍 氢 电 池 充 、 电过 程 示 意 放
由 图 ｌ 看 出 ．镍 氢 电池 的充 电过程 分 为 ２个 可
阶段 。在 没有 发 生充 电副 反应 之 前 为第 。 阶段 ， １ 个 生 热 量主要 来 自电化学 反应 热 、电化 学极 化热 和 电
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１ 前 言
在 新 能源 汽车 的发展 战略 中 ．世 界 各 国都依 据
自己的评估 作 了不 同的选择 ．对 相关 电池 技术 的研
容 量 、 电和放 电效 率及 电池 寿命 ［ 充 ７ １ 性 。为提 高 等特 电池性 能 的可靠 性 ．不但 要求 电池 的工作 温度 保持 在 一定 的 临界 温度 以下 ．同时也要 求 各单 体 电池 之 间的温 差 幅值不 应 引起 电池性 能 的 明显差 异及 电池
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气候实验室环境场动态平衡调控技术研究
收稿日期：２０２３－０３－１５基金项目：国防基础科研项目（ＪＣＫＹ２０２０２０５Ｂ０２９）引用格式：杜文辉，吴敬涛，任战鹏，等．气候实验室环境场动态平衡调控技术研究［Ｊ］．测控技术，２０２４，４３（２）：６７－７３．ＤＵＷＨ，ＷＵＪＴ，ＲＥＮＧＺＰ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＤｙｎａｍｉｃＢａｌａｎｃｅＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｉｅｌｄｉｎＣｌｉｍａｔｅＬａｂｏｒａ ｔｏｒｙ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，４３（２）：６７－７３．气候实验室环境场动态平衡调控技术研究杜文辉，吴敬涛，任战鹏，马建军（中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室，陕西西安 ７１００６５）摘要：为解决气候实验室发动机低温启动试验过程中空气补偿和尾气排放的问题，利用氮蒸发制冷效应通过补偿新风的温度和补偿风机闭环调节实现室内补偿空气控制，维持实验室内低温环境稳定和室内外压力平衡。
通过内、外涵尾气“分割排放”设计实现发动机排气引射量动态调控，实现对高温尾气的主动排放和背压控制。
首次成功实施了民机－４０℃发动机低温启动适航符合性试验，试验过程中实验室温度控制精度在±３℃以内，发动机排气背压稳定在１５０Ｐａ。
该项试验的成功验证了实验室发动机开车的可行性。
关键词：气候环境实验室；空气补偿；尾气排放；背压中图分类号：ＴＰ９４２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－８８２９（２０２４）０２－００６７－０７ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２３．０６．２４０ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＤｙｎａｍｉｃＢａｌａｎｃｅＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｉｅｌｄｉｎＣｌｉｍａｔｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙＤＵＷｅｎｈｕｉ牞ＷＵＪｉｎｇｔａｏ牞ＲＥＮＺｈａｎｐｅｎｇ牞ＭＡＪｉａｎｊｕｎ牗ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ牞ＡｉｒｃｒａｆｔＳｔｒｅｎｇｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ牞Ｘｉ ａｎ７１００６５牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆａｉｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｅｘｈａｕｓｔｅｍｉｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔａｒｔｔｅｓｔｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｉｎｔｈｅｃｌｉｍａｔｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙ牞ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｉｎｄｏｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄａｉｒｃｏｎｔｒｏｌｂｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｆｏｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｆｒｅｓｈａｉｒａｎｄｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｆａｎ牞ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎｄｔｈｅｂａｌ ａｎｃｅｏｆｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｎｇｉｎｅｅｘｈａｕｓｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅ ｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｅｘｈａｕｓｔ ｓｐｌｉｔｅｍｉｓｓｉｏｎ 牞ａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｘｈａｕｓｔａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ牞ｔｈｅａｉｒｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｔｅｓｔｏｆｔｈｅｃｉｖｉｌａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅａｔ－４０℃ｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｓｔ牞ｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙｉｓｗｉｔｈｉｎ±３℃牞ａｎｄｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｘｈａｕｓｔｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｓｔａｂｌｅａｔ１５０Ｐａ．Ｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｏｆｔｈｉｓｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｎｇｉｎｅｓｔａｒｔ ｕｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｃｌｉｍａｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌａｂｏｒａｔｏｒｙ牷ａｉｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ牷ｅｘｈａｕｓｔｅｍｉｓｓｉｏｎ牷ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ飞机实验室低温试验［１］是以全状态飞机为试验对象，在实验室中对其施加低温环境，考核其在低温环境下的功能和性能的试验。
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1电机三维CFD温度场计算数学 模型
1.1电机内传热数学计算模型 基于流体-固体共U传热的方法对电动汽车
驱动电机三维温度场进行数值计算，根据传热学 基本理论研究电机瞬态温度场和导热微分方程中 含 项。在笛卡儿坐标系下，驱动电机 传 热过程可以简化为含有内热源的三维瞬态导热问 题，可用拉普拉斯微分方程描述其热平衡方程。 导热微分方程和边界条件可表示为
0引言
驱动电机作为电动汽车驱动系统的心脏，具
有
度高、起动转 、弱磁
、振动噪
,性能
电动汽车的整车
性能。车用驱动电机的
度、高转 度
行时的
电机发热较为严
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&
的电机温度 会
使永磁体永久性退磁、定子
电机性能和 用
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,
对驱动电机进行热仿
LIU Xiong1, XIONG Fei , ZHU Linpei1, LIU Jian1, YANG Bozhi2
[1. Guangzhou Automotive Engineering Institute (GAEI) , Guangzhou 511434, China; 2. GAC Silicon Valle@ R&D Center, Sunnyvale 94086, CA, USA]
磁同步电机的散热性能进行了仿真计算,得到了不同工况下电机定转子的温度分布规律。利用滑环模块解决
基于Fluent的超音速喷嘴的数值模拟及结构优化
基于Fluent的超音速喷嘴的数值模拟及结构优化高全杰;汤红军;汪朝晖;贺勇【摘要】对超音速laval喷嘴进行了热力学计算及几何参数计算，确定了喷嘴的几何尺寸。
利用Fluent软件对喷嘴内流场进行数值模拟，得到了喷嘴内流场的分布规律。
改变喷嘴的结构，分析了收缩段和扩张段的不同结构对喷嘴出口速度的影响。
结果表明，喷嘴内气流的温度和压力逐渐减小，速度逐渐增大，说明了气流经历的是减压增速降温的膨胀过程，并验证了喷嘴设计的合理性。
收缩段的结构对喷嘴出口速度基本没有影响，而出口直径对出口速度有较大影响，并以此为依据得出了结构优化后的喷嘴尺寸，对于今后超音速喷嘴的理论研究及优化设计具有一定的参考作用。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P88-90,108)【关键词】laval喷嘴;数值模拟;流场;结构优化【作者】高全杰;汤红军;汪朝晖;贺勇【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080【正文语种】中文【中图分类】TH16;TK263.40 引言超音速Laval喷嘴是超音速设备中的核心部件，在天然气脱水和重烃分离[1]、转炉炼钢[2]、冷喷涂[3]、激光切割[4]等工业生产领域具有广泛应用。
因此，确定合理的喷嘴尺寸结构，优化喷嘴的性能，是提高超音速设备工作效率的重要途径。
目前对于超音速喷嘴的设计还主要依赖于经验和实验，缺乏一套完整的理论计算方法。
本文根据气体动力学的方法设计出了满足条件的超音速喷嘴[5,6]，并通过对喷嘴的优化，为喷嘴的设计、制造及优化提供了参考和指导。
同时，对喷嘴内部流场进行数值模拟，找出了喷嘴流场的各状态参数的变化规律，为超音速喷嘴的理论研究奠定了基础[7,8]。
1 喷嘴的结构设计及尺寸的确定1.1 喷嘴结构的设计在超音速喷嘴中，气体的流动是非等嫡的且可压缩的。
基于气动风洞测试的整车热管理cfd分析精度提升方法
摘 要 ：研究了在整车开发前期，通过油泥模型在气动风洞中测试前端模块的风速来标定热管理 CFD 模型的方法，分解 了测试流程和标定方法，使标定后的模型与试验一致性较好。利用标定后的模型可以在项目开发早期提升热管理机舱内 流分析准确度，使发动机舱内流场的优化做到空气动力学性能和热管理性能的最佳平衡。
关键词：风洞试验；CFD 模型标定；整车热管理；精度提升
下车体主要包含前后悬架系统、副车架、传动 系统、挡泥板、附件等，一般由 ABS 树脂或 ABS 和泡胎、轮毂、 制动钳等，这部分主要由实车样件代替。
1.2 测试方法 试验选择在国内某风洞中心进行，可以提供足
够均匀的流场，包括均匀的风速分布、流向分布、 低紊流度以及模拟路面小的边界层厚度，满足工程 分析的需求。为获得散热器前部风速和分布情况， 试验中在冷凝器前部布置了 12 个叶轮式风速仪， 在中冷器前布置了 4 个叶轮式风速仪，如图 3 所示。
第9卷 第6期 4526019 年 11 月
汽车工程学报 Chinese Journal o汽f A车u工to程m学oti报ve Engineering
Vol.9 No.6 Nov. 20第199 卷
基于气动风洞测试的整车热管理 CFD 分析精度提升方法
袁侠义，朱宇泽，彭丽娟
（广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院，广州 511434）
传统的气动 CFD 分析和热管理分析工作是分 别进行的，在热管理分析中更偏重温度场的分析， 而空气动力学则更偏重流场的分析 [1]。
对于前端冷却模块进气量控制，换热器参数和 风扇参数在前期都是基于单品性能试验输入，与搭
载在实车上的性能参数存在较大差别。热管理模型 的分析与标定需要到样车阶段在环模舱进行。因此， 对于前期的 CFD 分析，存在无模型标定、仿真测试 一致性不足的问题 。 [2-5]
某燃料电池汽车热平衡测试研究
某燃料电池汽车热平衡测试研究作者：王志军闫美如梁荣亮郭婷李志国来源：《时代汽车》2022年第14期摘要：本文介绍了燃料电池汽车热管理系统的组成以及设计要求，并选择了一款燃料電池汽车进行高温热平衡试验及结果分析。
关键词：燃料电池汽车热平衡Test Research of a FCEV Thermal BalanceWang zhijun Yan Meiru Liang rongliang Guo ting Li zhiguoAbstract：This paper introduces the composition and design requirements of FCEV thermal management system， and selects a FCEV for high temperature thermal balance test and results analysis.Key words：FCEV， thermal balance1 前言近年来环境污染日益加重，为减少污染，新能源车越来越普及，而氢能汽车是很好的方向。
燃料电池汽车是电动汽车的一个重要分支，随着2015年日本丰田的燃料电池车MIRAI开始在日本及北美市场销售，国内外诸多研究人员的深入研究，我国也正式由实验室研究阶段转向产业化阶段，其燃料电池发动机与锂电池相比，具有低温启动性好、寿命长、重量轻、续驶里程长、加氢时间短、对环境无污染等特点，大规模的氢资源，燃料电池发动机发展潜力巨大。
党中央提出要在2035年之前达到碳达峰、2060年前达到碳中和的战略目标，在“双碳”战略背景下，政府对新能源汽车的发展高度重视。
北京冬奥会上千辆燃料电池汽车的示范运行，会推动燃料电池汽车的销量进一步增长。
未来10年将是燃料电池技术成本的下降期，非常有利于燃料电池汽车的普及发展。
质子交换膜燃料电池电堆（以下简称电堆）是在一定温度、湿度与压力的条件下，将氧气与氢气在催化剂的作用下产生电能的系统。
CFD方法与间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟
CFD方法与间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟
张龙爱;任承钦;丁杰;涂敏
【期刊名称】《制冷与空调（四川）》
【年(卷),期】2005(020)004
【摘要】本文采用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维simple算法程序.对间接蒸发冷却器内的流场、温度场及浓度场进行数值模拟研究,得到换热器内的流体流动状态和热流分布,并分析了通道宽度变化对换热器内流体流动与换热的影响.
【总页数】6页(P14-19)
【作者】张龙爱;任承钦;丁杰;涂敏
【作者单位】湖南大学,410082;湖南大学,410082;湖南大学,410082;湖南大学,410082
【正文语种】中文
【中图分类】TB6
【相关文献】
1.用CFD对间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟 [J], 夏永放;张浩;吕洁;鲍文博
2.两种间接蒸发冷却器的三维数值模拟和分析 [J], 范伟明;丁杰;刘彪
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5.间接蒸发冷却板式换热器换热性能的数值模拟 [J], 张龙爱;任承钦
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汽车分动器内部流场的数值模拟
汽车分动器内部流场的数值模拟作者：梁俊涛张莉来源：《农业开发与装备》 2014年第6期梁俊涛，张莉（泰安航天特种车有限公司，山东泰安 271019）摘要：以企业的某款汽车分动器壳内流体场为基体，对其建立三维模型，在流体动力学的理论基础上，采用CFD方法分析其内部流场状态及流场特性，得出不同时刻分动器内部齿轮润滑油流体的速度场和压力场，最终的数值模拟及分析计算结果为分动器的设计提供参考依据，对于缩短设计周期、降低设计风险、改善及提高分动器性能都有着实际意义。
关键词：分动器；数值模拟；流体场1 前言汽车分动器在工作过程中，齿轮转动之间的相互关系对分动器的性能有很大的影响，所以对固体齿轮周围的流体润滑油流场的研究显得尤为重要。
所以本文在流固耦合及流体动力学的理论基础上[1]，对分动器进行三维建模，采用CFD方法对其进行模拟仿真分析[2]，从而直观地显示齿轮润滑油流体的运行状态，为分动器的设计提供参考依据。
2 分动器的建模分动器的齿轮传动部分由两级齿轮传动组成，分动器的三维模型如下图1所示。
图1 分动器三维模型为了便于计算机在分析时节省时间，对其进行简化处理[3]。
首先本文仿真是针对其一级齿轮进行的，所以将二级齿轮的传动部分进行简化，其次将支承轴及轴承、油封、气孔、放油孔等部门也进行简化。
将简化的CAD三维实体模型导入ANSYS中，导入的模型如下图2所示。
图2 导入ANSYS中的三维模型对导入ANSYS中的三维实体建立流场模型。
对分动器模型进行包裹，在内外腔的分型面进行切割，将除壳体内流体模型的其他部分全部抑制剔除，最终得其流体模型。
将DM模块处理完成的分动器壳体内流体几何模型导入Mech中，对其进行网络划分，采用四面体网络[4]，划分完成后网络共62240个节点，287326个单元。
3 分动器内部流场数值模拟首先设置其边界条件和物理参数，以实际工作状况为基础，设置大齿轮的逆时针方向的转速为300r/min。
直管振动流动传热特性数值模拟
直管振动流动传热特性数值模拟孙征;王宏光;韩铁鹰【摘要】通过Fluent软件求解二维雷诺时均Navier-Stokes方程,对整体振动二维直管内流场的传热进行数值模拟,分析了流体流速及振动参数对流场及温度场特性的影响.结果表明:振动会对直管内流场产生扰流;给直管施加振动后,直管换热强度也增加;随着换热管道的加长,换热效果随着振动频率和振幅的增大,会在低频率和低振幅的换热强度基础上下降,最多下降18.3％.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】6页(P367-372)【关键词】换热器;振动传热;边界条件;管道流动【作者】孙征;王宏光;韩铁鹰【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200433;上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093;中电投珠海横琴热电有限公司,广东珠海519031【正文语种】中文【中图分类】TB123;TQ051.5换热器广泛应用于汽车冷却系统中，是水冷式冷却系统的重要部件[1]。
由于路面颠簸等原因，汽车换热器工作在振动状态下，通过对振动状态下传热问题的研究，分析振动对传热性能的影响，对了解换热器的性能，改进换热器设计，降低汽车能耗有积极的意义。
文献[2,3]对管内流体流动引起的振动特性进行研究，指出管内流体的流动会引起管道的振动，流体的速度较小时，产生的动力对振动影响会很小，但是随着流体流速的增大这种影响会随之增大，当流体流速增大到某一临界值时，将会导致管道动力的失稳。
文献[4]研究了机械振动对传热的影响，结果表明振幅较小振动频率较大时，振动使传热强度降低，传热效果最高下降20%。
文献[5]分析了振动的原因及流体诱导振动的原理，在对壁面振动的模拟中采用 UDF定义圆柱面振动方程，指出振动可以加强传热。
文献[6]研究了振动对管带式散热器空气流动和温度场的影响，指出随着振动频率和振幅的增大，换热性能得到提升。
文献[7]等采用动网格技术研究了振动对换热圆管的传热特性的影响，并进行了场协同分析，指出振动能强化传热，并且其传热效果随振动频率和振幅的增加而增加，在同一振动参数下，雷诺数越小，强化效果越好。
畜禽车厢体内温度和流场数值CFD模拟及验证
畜禽车厢体内温度和流场数值CFD模拟及验证
苗永存;马嘉楠;蒋春玲;王镇江;傅爱军
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2024(45)5
【摘要】为研究畜禽运输车厢体内环境的分布情况以及对温度场进行评估,利用计算流体力学(CFD)的方法,模拟出在空载及满载条件下内气流流场和温度场的分布情况,同时根据空载模拟结果提出优化方案并模拟。
测量与分析厢体内关键位置的温度和风速,并与模拟值比较。
结果表明:模拟空载时模拟值与测量值最大绝对误差1.7℃,模拟得到厢体的温度分布变化情况和测量值所得结果一致,风速值相对误差范围在3%以下的有22个点。
优化后厢体内温度均匀度改善明显,温度变化幅度小;满载时,温度分布与空载相似,但整体温度有些许上升。
验证CFD模型的正确性,为优化提供可靠基础。
【总页数】7页(P85-90)
【作者】苗永存;马嘉楠;蒋春玲;王镇江;傅爱军
【作者单位】广西科技大学机械与汽车工程学院;中国重汽集团柳州运力专用汽车有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463.84
【相关文献】
1.多温区冷藏车厢体内温度场和速度场的数值模拟及优化设计
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4.基于CFD的冷藏车车厢内部温度场空间分布数值模拟
5.基于CFD畜禽车厢体内温度场和速度场的模拟
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客车发动机舱热管理系统的数值仿真与实验验证
客车发动机舱热管理系统的数值仿真与实验验证赵强;林建平;闵峻英;胡巧声;宋伟【期刊名称】《计算机辅助工程》【年(卷),期】2017(26)6【摘要】依据整车环境模拟实验,选取最大扭矩点、中间点和最大功率点(对应的发动机转速分别为1 800,2 800和3 450 r/min)作为发动机舱热管理系统分析的3个工况,应用FLUENT建立发动机舱热管理系统的三维仿真模型,根据实验边界条件,进行风速场和温度场的耦合仿真.采用稳态计算方法,获得发动机舱内外稳定的风速场和温度场分布.对比分析发现仿真结果与实验结果的均方根相对误差在合理范围内,从而验证该发动机舱热管理系统仿真模型的有效性.【总页数】7页(P23-29)【作者】赵强;林建平;闵峻英;胡巧声;宋伟【作者单位】同济大学上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室,上海200092;同济大学机械与能源工程学院,上海200092;同济大学上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室,上海200092;同济大学机械与能源工程学院,上海200092;同济大学上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室,上海200092;同济大学机械与能源工程学院,上海200092;同济大学高等研究院,上海200092;上汽大众汽车有限公司,上海201805;南京依维柯汽车有限公司,南京210028【正文语种】中文【中图分类】U467.13【相关文献】1.基于热管技术的锂电池箱热管理系统设计与实验验证 [J], 周海阔;杨涛;李平;何艺萌;柴娜;戴朝华2.客车发动机舱的热管理系统CFD分析 [J], 费洪庆;田杰安;雷舒蓉;陈永哲;闫伟3.客车发动机舱内温度分析的火灾预警方法实验 [J], 高艳艳;杜建华;张认成;丁环4.电动客车电池包热管理系统CFD一维仿真分析及验证 [J], 纪绪北;黄健5.基于COMSOL有限元的舰船静电场近场数值仿真与实验验证 [J], 刘德红;徐庆林;王向军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CFD-PIV流场分析技术应用于太阳热水系统的研究进展
CFD-PIV流场分析技术应用于太阳热水系统的研究进展艾宁;樊建华;计建炳
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】2007(26)4
【摘要】综述了CFD-PIV技术应用于太阳热水系统的研究进展,重点阐述了该技术用于提高太阳热水系统热效率的优越性,说明了太阳热水系统是应用最广泛的可再生能源利用技术之一.分析系统内的流体流动状况对于强化太阳热水系统中的对流传热过程、优化系统结构、提高系统热效率,进而指导太阳热水系统的工程设计具有非常重要的意义.利用计算流体力学和粒子图像测速技术相结合来分析流场是化学工程相关研究的发展趋势.
【总页数】6页(P513-518)
【作者】艾宁;樊建华;计建炳
【作者单位】浙江工业大学化工机械研究所,浙江,杭州,310032;Department of Civil Engineering,Technical University of Denmark,Denmark;浙江工业大学化工与材料学院,浙江,杭州,310032
【正文语种】中文
【中图分类】TK519
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1.应用于直升机/舰动态配合的舰面流场建模仿真关键技术 [J], 马鸿儒;孙文胜;穆志韬;李旭东
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5.海表面流场微波遥感研究进展及其关键技术问题分析 [J], 杨小波;刘保昌;何宜军;张彪;刘国强
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