基于STAR-CCM+机舱热管理分析
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总结
1. 不考虑温度场的风量计算，主要是为了整车前期开发过程中对冷却系统进行 优化。
全方位数字化智能制造系统服务商
2. 带温度场计算得到的风量精度要高于不带温度场的，原因在于带温度场计算 考虑到温度对空气密度的影响。
3. 为了更准确的评估散热器的进水温度，可以采用 1D-3D 耦合方式进行仿真。
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工况 怠速，平直道路高速，低Biblioteka Baidu爬坡，高速爬坡，其他
温度场计算 目标 散热器进水温度，各换热器风量，格栅进风量，关键部件温度 模型 几何模型：整车数据包含动力总成，底盘系统，车身外饰，电子电器，冷 却系统等 物理模型：稳态，理想气体，分离流温度，realizable k-epsilon 双方程， surface-to-surface 辐射模型 网格 体网格采用 trimmer 网格与边界层网格形式。 工况 怠速，平直道路高速，低速爬坡，高速爬坡，其他
Surface-to-surface 辐射模型 Patch Angularity ：150 deg (默认) Patch/Face Proportion：10%，减少计算量，车身 Patch/Face Proportion：50%，排气管周围部件
View Factor Solver Number of Beams, 512 Maximum Reciprocity Iterations, 100 Reciprocity Tolerance, 0.0010 Maximum Polygons per Voxel, 100
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三维热管理仿真流程
一般来说，我们可以将三维热管理仿真分成两步走：1.风量计算； 2.温度场计算。发动机舱热管理开始阶段，首先我们确定目标值：1. 针对风量计算，各工况下定义各换热器风量目标，即速度目标；2.针 对温度场计算，各工况下定义散热器进水温度目标。然后处理几何模 型，将几何模型转化成 CFD 仿真模型。最后进行求解设计并提交计 算，根据计算结果进行优化模型直到满足目标值为止。
建议处理
多孔介质设置 方式
局部坐标系
采用三点设置笛卡尔坐标系
通常处理 方式
多孔介质参数设定 粘性阻力系数
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惯性阻力系数 辐射模型设置
共轭传热 固体模型不需要选择 radiation 模型，这是由于固体非透明，不 能辐射传递热量。 换热器模型不需要选择 radiation 模型。
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模型设置
风扇 MRF 域设置 稳态计算 风扇 MRF 域的选取对风量是有一定影响。 径向上，MRF 域应该选择远离速度梯度大的区域，比如有护风圈， MRF 域的半径大小应取到护风圈壁面上，并设置这一部分不动。 轴向上，由于前端迎风面距离限制，无特别要求；后端的话，MRF 出流面尽可能的长。 瞬态计算 采用 motion 进行计算
• 车体几何模型 资料收集 • 车辆行驶工况参数与工作目标
• 建立网格，选择模型，设定仿真参数 仿真模拟 • 求解流场数据
• 冷却模块进风量 结果分析 • 散热器进水温度
• 根据散热器进水温度判定是否优化 改进建议 • 需要优化，主要提高进风量角度考虑
风量计算 目标 格栅进风量，散热器风速，中冷器风速，冷凝器风速 模型 几何模型：整车数据包含动力总成，底盘系统，车身外饰，电子电器，冷 却系统等。 物理模型：稳态，常密度，分离流，realizable k-epsilon 双方程 网格 体网格采用 trimmer 网格与边界层网格形式
基于 STAR-CCM+机舱热管理分析
前言 对于传统车来说，发动机是整车的核心动力设备。当发动机的温
度过高时，不仅它的进气效率及燃烧效率，并且影响它的正常工作， 导致停机。因此发动机舱热管理在整车开发流程中是非常重要的环节 之一。
发动机舱热管理是系统性地对发动机舱内部的散热情况进行模 拟分析和试验验证，以保证在不同的工作状态下发动机舱内的各部件 都能够正常运行，并通过系统性地优化来提高各部件的性能、降低能 耗，是整车开发中的十分重要的环节。发动机舱热管理涉及到造型、 总布置、工艺、电器等多方面的要求，需要造型、发动机、车身和电 器等部门在开发设计过程中进行充分协调。发动机舱热管理是一个非 常复杂的过程，涉及到发动机冷却系统匹配、发动机舱内散热以及发 动机舱内关键部件保护等。
1. 不考虑温度场的风量计算，主要是为了整车前期开发过程中对冷却系统进行 优化。
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2. 带温度场计算得到的风量精度要高于不带温度场的，原因在于带温度场计算 考虑到温度对空气密度的影响。
3. 为了更准确的评估散热器的进水温度，可以采用 1D-3D 耦合方式进行仿真。
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工况 怠速，平直道路高速，低Biblioteka Baidu爬坡，高速爬坡，其他
温度场计算 目标 散热器进水温度，各换热器风量，格栅进风量，关键部件温度 模型 几何模型：整车数据包含动力总成，底盘系统，车身外饰，电子电器，冷 却系统等 物理模型：稳态，理想气体，分离流温度，realizable k-epsilon 双方程， surface-to-surface 辐射模型 网格 体网格采用 trimmer 网格与边界层网格形式。 工况 怠速，平直道路高速，低速爬坡，高速爬坡，其他
Surface-to-surface 辐射模型 Patch Angularity ：150 deg (默认) Patch/Face Proportion：10%，减少计算量，车身 Patch/Face Proportion：50%，排气管周围部件
View Factor Solver Number of Beams, 512 Maximum Reciprocity Iterations, 100 Reciprocity Tolerance, 0.0010 Maximum Polygons per Voxel, 100
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三维热管理仿真流程
一般来说，我们可以将三维热管理仿真分成两步走：1.风量计算； 2.温度场计算。发动机舱热管理开始阶段，首先我们确定目标值：1. 针对风量计算，各工况下定义各换热器风量目标，即速度目标；2.针 对温度场计算，各工况下定义散热器进水温度目标。然后处理几何模 型，将几何模型转化成 CFD 仿真模型。最后进行求解设计并提交计 算，根据计算结果进行优化模型直到满足目标值为止。
建议处理
多孔介质设置 方式
局部坐标系
采用三点设置笛卡尔坐标系
通常处理 方式
多孔介质参数设定 粘性阻力系数
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惯性阻力系数 辐射模型设置
共轭传热 固体模型不需要选择 radiation 模型，这是由于固体非透明，不 能辐射传递热量。 换热器模型不需要选择 radiation 模型。
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模型设置
风扇 MRF 域设置 稳态计算 风扇 MRF 域的选取对风量是有一定影响。 径向上，MRF 域应该选择远离速度梯度大的区域，比如有护风圈， MRF 域的半径大小应取到护风圈壁面上，并设置这一部分不动。 轴向上，由于前端迎风面距离限制，无特别要求；后端的话，MRF 出流面尽可能的长。 瞬态计算 采用 motion 进行计算
• 车体几何模型 资料收集 • 车辆行驶工况参数与工作目标
• 建立网格，选择模型，设定仿真参数 仿真模拟 • 求解流场数据
• 冷却模块进风量 结果分析 • 散热器进水温度
• 根据散热器进水温度判定是否优化 改进建议 • 需要优化，主要提高进风量角度考虑
风量计算 目标 格栅进风量，散热器风速，中冷器风速，冷凝器风速 模型 几何模型：整车数据包含动力总成，底盘系统，车身外饰，电子电器，冷 却系统等。 物理模型：稳态，常密度，分离流，realizable k-epsilon 双方程 网格 体网格采用 trimmer 网格与边界层网格形式
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前言 对于传统车来说，发动机是整车的核心动力设备。当发动机的温
度过高时，不仅它的进气效率及燃烧效率，并且影响它的正常工作， 导致停机。因此发动机舱热管理在整车开发流程中是非常重要的环节 之一。
发动机舱热管理是系统性地对发动机舱内部的散热情况进行模 拟分析和试验验证，以保证在不同的工作状态下发动机舱内的各部件 都能够正常运行，并通过系统性地优化来提高各部件的性能、降低能 耗，是整车开发中的十分重要的环节。发动机舱热管理涉及到造型、 总布置、工艺、电器等多方面的要求，需要造型、发动机、车身和电 器等部门在开发设计过程中进行充分协调。发动机舱热管理是一个非 常复杂的过程，涉及到发动机冷却系统匹配、发动机舱内散热以及发 动机舱内关键部件保护等。