不同氣體模型對(duì)商用車前端冷卻模塊仿真影響分析

不同氣體模型對(duì)車前端冷卻模塊仿真影響幫陳群（中國第車技術(shù)中心，長春130011 , 進(jìn)行仿真分析。結(jié)果顯示，三種氣體模型均能夠模擬出車前端冷卻模塊換熱器的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫、壓降等關(guān)用不可壓縮定密度氣體模型時(shí)，車前端冷卻系統(tǒng)換熱器的進(jìn)風(fēng)速度最高、進(jìn)量最大、風(fēng)溫最低、換熱器風(fēng)：氣體模型車?yán)鋮s模塊整車的熱管理仿要包括1D的系統(tǒng)級(jí)仿真和3DCFD的整車發(fā)艙流動(dòng)分析，1D系統(tǒng)級(jí)Fluent4]-[5]1D3DCFD仿真提供各個(gè)冷卻系統(tǒng)散熱量和重要零部件溫度，3DCFD仿真為1D系統(tǒng)仿真提供冷凝器、中冷器和散熱器的進(jìn)風(fēng)速度、進(jìn)量、溫度和壓降等參數(shù)。體為整車車速20Km/h、發(fā)轉(zhuǎn)速1350rpm、發(fā)扭矩1500N·m、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速1333rpm。1基本技術(shù)參數(shù)名 數(shù) 為盡量保證仿真模型與整車道路試驗(yàn)狀態(tài)相同，CFD仿真模型在搭建時(shí)比較精確地保留了對(duì)整車前端冷卻系統(tǒng)散熱性能有重要影響的零部件外形尺寸，如車身前端開口、進(jìn)氣格柵、發(fā)前艙圖1車整體及發(fā)艙關(guān)鍵部件仿真模1MRF（MovingReferenceFrames）模型模擬[6]-[7]；散熱器、中冷器、（2式中：S為動(dòng)量方程源相，為湍流粘度，為空氣密度，為湍流速度，D為3X3階的粘三種氣體模型c_dmodeli_gmodelp_dmodel散熱器的面進(jìn)風(fēng)速度云圖詳見圖2。從圖2可知，三種氣體模型下冷凝器、中冷器和散熱器的時(shí)c_dmodel下的換熱器面進(jìn)風(fēng)速度較i_gmodel和p_dmodel下的進(jìn)風(fēng)速度高。主要是由于在c_dmodel3可知，c_dmodel模型下仿真獲得的換熱器質(zhì)量流量i_gmodelp_dmodel模型下的換熱器空氣流量較低。而由于i_gmodel和p_dmodel均考慮到空氣密度、粘度等物性的c_dmodeli_gc_dmodeli_gmodelp_d換熱換熱器質(zhì)量流量冷凝 中冷 散熱圖2不同氣體模型下?lián)Q熱器風(fēng) 圖4是不同氣體模型下仿真得到的換熱器空氣溫度仿真采用35℃環(huán)境溫度從圖4可知， 空氣溫度低于其余兩種氣體模型下的仿真值，主要是由于c_dmodel模型下中冷器面的空度已經(jīng)顯著升高，三種氣體模型下散熱器面的空氣溫度均在60℃以上；此時(shí)由于c_dmodel模型下的換熱器面流量明顯高于其他兩種氣體模型下的仿真值，造成c_dmodel模型下的散熱器模型基本相當(dāng)。雖然c_dmodel下的換熱器面溫度相比其余兩種氣體模型較低，空氣運(yùn)動(dòng)粘度c_dmodel下經(jīng)過換熱器的流量明顯高于其余兩種氣體模型，最終造成c_dmodel下的換熱器面阻力最大。c_dmodeli_gmodelp_dc_dmodeli_gmodelp_dc_dmodeli_gmodelp_d溫溫度總壓壓降 0冷凝

中冷

散熱

0

圖4不同氣體模型下?lián)Q熱器進(jìn)風(fēng)溫 圖5不同氣體模型下?lián)Q熱器總壓壓67Iterations286可知，采用c_dmodelIterations最少，而另外兩種Iterationsi_gmodel和p_dmodel模型時(shí)，氣體溫度、c_dmodelIterations顯著7c_dmodel44小時(shí)左右，而采用另外兩種801倍。 0c_d i_g p_d

c_d i_g p_d圖6不同氣體模型計(jì)算Iterations對(duì) 圖7不同氣體模型計(jì)算時(shí)間對(duì)i_gmodelp_dmodel的仿真結(jié)果比較接近，可以用i_gmodelp_dmodel模型。在整車用能滿足工程開發(fā)需求的c_dmodel模型對(duì)車前端空氣流動(dòng)進(jìn)行模擬是可行的有利于初步方得不同工況下?lián)Q熱器的發(fā)熱量輸入條件，采用i_gmodel模型對(duì)車前端空氣流動(dòng)狀況進(jìn)行最終PeterGullberg,LennartLofdahl,PeterNilsson.CoolingAirflowSystemModelinginCFDUsingAssumptionofStationaryFlow[C].SAEPaper2011-01-2182.VivekKumar,SachinA.Shendge,S.Baskar.UnderhoodThermalSimulationofaSmallPassengerVehiclewithRearEngineCompartmenttoEvaluateandEnhanceRadiatorPerformance[C].SAEPaper2010-01-0801.C.H.Tai,C.G.Cheng,C.Y.Liao.APracticalandSimplifiedAirflowSimulationtoAssessUnderhoodCoolingPerformance[C].SAEPaper2007-01-1402.任承欽,蔡德宏,劉敬平,等.汽車發(fā)艙散熱性能實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科PeterGullberg,LennartLofdahl,StevenAdelman,etal.AnInvestigationandCorrectionMethodofStationaryFanCFDMRFSimulations[C].SAEPaper2009-01-3067.PeterGullberg,LennartLofd