汽车发动机热管理仿真系统

图４发动机热负荷和冷却水泵转速随时间的变化

３）、发动机舱内外流动与传热仿真系统…

发动机舱内流场及温度分布对热管理系统的性能具有十分关键的影响，而发动机舱内流动和发动机舱外的汽车周围流场具有强烈的相互耦合作用。通过对汽车绕流和发动机舱内的复杂离旋涡流动结构特点和机理进行研究，发展相应算法，对ＩＣＥＭ—ＣＦＤ、ＳＴＡＲ—ＣＤ和ＦＬＵＥＮＴ进行二次开发，初步建立了适用于汽车绕流和发动机舱内流动与传热的仿真系统，可对发动机舱内外流动与传热进行分析（如图５和图６所示）。该系统具有如下特点：

围５发动机舱内外流动

①精度高，计算量小。采用求解域分区、结构／非结构网格耦合等技术，可根据流场结构特点有效控制网格疏密，提高流场计算精度，减少所需网格量，可减小高达８０％的计算量。应用该平台对Ａｈｍｅｄ模型流场进行计算，与实验结果的误差仅为１．８５％。

②专业化。物理数学模型应用了汽车空气动力学与热管理的最新研究成果，包括地面效应、适应发动机舱内外分离流动的湍流模型等，专业程度高。

③实用性好．一定程度自动化。整个仿真系统具有良好的适应性和操作性，能对各种类型、大小和行驶工况的汽车外部和发动机舱内流动与传热进行分析。所有操作步骤完全程序

化和模块化，将设计与研究人员从繁杂的建模中解放出来，且有利于非专业的人员应用。例如，该平台所生成的外部区域网格和基于网格上的定解条件可重复应用，工作量减小，工作效率提高。对于不同车型可生成自适应网格，在读入相关车身及发动机、热管理系统几何数据后，可自动根据缺省设置的初始条件和边界条件，对典型工况的发动机舱内外流动与传热作出计算分析，并得出主要数据结果。

图６发动机舱内流动与传热特性

３小结

（ｉ）．先进的汽车发动机热管理系统设计须同时考虑发动机、冷却系统、润滑系统、空调系统及发动机舱内外的相互影响。发动机热管理仿真已成为热管理研究与设计的基本工具。同实验相比，仿真具有可预先研究、无条件限制、信息丰富、成本低、周期短等～些显著特点。

（ｉｉ）开发的仿真系统可对发动机热管理流体网络系统及发动机舱内外的流动与传热特性进行联合仿真分析，为热管理系统的集成优化设计、运行和控制提供理论基础，揭示系统复杂动力学过程的机理，并可为热管理系统的故障诊断提供依据。

参考文献

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汽车发动机热管理仿真系统

作者：张扬军， 张钊

作者单位：清华大学汽车工程系;汽车安全与节能国家重点实验室(北京)被引用次数：1次

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