商用車冷卻模塊匹配設計方法研究.pdf

1、隨著發(fā)動機功率密度和車輛節(jié)能減排要求的不斷強化，車輛冷卻系統(tǒng)的設計要求也越來越高。對商用車而言，動力艙內冷卻風扇與散熱器組之間的匹配，以及其它零部件的空間布局直接影響系統(tǒng)的散熱性能。因此有必要深入研究系統(tǒng)協(xié)同工作時，各部件的流動傳熱規(guī)律及其對整體性能的影響，用以指導現(xiàn)有商用車冷卻系統(tǒng)的匹配設計與優(yōu)化。
　　本文以流體力學、傳熱學基本理論為指導，借助各種試驗手段，重點研究影響商用車冷卻系統(tǒng)流動傳熱性能的主要因素及其機理，并應用相關成

2、果，完成商用車冷卻模塊的匹配設計與驗證。主要研究內容包括：
　　散熱器模塊的協(xié)同匹配分析利用風洞試驗臺，開展各空間布置因素對散熱器模塊流動與傳熱性能影響規(guī)律研究，結合場協(xié)同理論指導散熱器模塊在風道內的匹配布置。
　　冷卻模塊氣流分配的不均勻特性分析搭建商用車冷卻模塊試驗裝置，研究典型冷卻模塊氣流分配的不均勻特性，采用多孔介質模型和有效單元數(shù)法分析氣流的不均勻分配對散熱器流動傳熱性能的影響；結合冷卻模塊結構特征發(fā)展了一種冷卻風

3、流量測試技術。
　　動力艙流動傳熱性能的試驗研究自主開發(fā)商用車熱管理系統(tǒng)道路測試裝置，并以此為工具，對車輛動力艙的流動傳熱性能進行實車測試，分析研究動力艙格柵結構參數(shù)對冷卻系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。
　　商用車冷卻模塊匹配設計方法對比分析模塊風洞試驗、臺架試驗、整車道路試驗和數(shù)值仿真方法的特點，及其對冷卻系統(tǒng)性能的預測精度，綜合應用研究成果開發(fā)商用車冷卻模塊匹配設計軟件，并通過整車試驗驗證匹配設計方法的精度。
　　通過以上研

4、究發(fā)現(xiàn)：
　　1.對于采取串聯(lián)布置的吸風式冷卻模塊而言，冷卻空氣的流動路徑和均勻性對沿程阻力產(chǎn)生主要影響，散熱器組縱向相對位置的變化對后排散熱器的換熱性能存在明顯影響。應盡量減少前端部件投影在散熱器表面的遮擋面積、合理的選取散熱器之間的間距，并適當減少包裹；用冷熱側流體溫差場的均勻性原則指導散熱器模塊的匹配優(yōu)化有利于提高散熱器的散熱性能。
　　2.冷卻風扇以及導風罩的導風作用使流經(jīng)散熱器模塊的冷卻氣流產(chǎn)生不均勻分布，隨著風扇

5、轉速的提高，其不均勻性也更顯著。散熱器迎風面的流動不均勻系數(shù)在低雷諾數(shù)范圍內隨著Re的增大而增大?，F(xiàn)有散熱器f因子試驗關聯(lián)式對不均勻流動的散熱器模塊同樣具有一定預測精度，但是其預測誤差包含了由氣流不均勻分布產(chǎn)生的影響。多孔介質模型和有效單元數(shù)法的理論分析和試驗結果表明，與均勻氣流相比，氣流的不均勻分配將導致散熱器流動阻力增大和傳熱有效度下降。
　　3.動力艙格柵、散熱器以及風扇等部件的流動特性各不相同，各部件協(xié)同匹配形成系統(tǒng)的流動