基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图1
前言
基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图2


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,不仅影响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。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图3


基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图4
三维热管理仿真流程
基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图5


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。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图6


风量计算
1.目标
格栅进风量,散热器风速,中冷器风速,冷凝器风速
2.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。
3.网格
体网格采用trimmer网格与边界层网格形式。
4.工况
怠速,平直道路高速,低速爬坡,高速爬坡,其他。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图7


温度场计算
1.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。
2.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。

3.网格
体网格采用trimmer网格与边界层网格形式。
4.工况
怠速,平直道路高速,低速爬坡,高速爬坡,其他。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图8


基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图9
模型设置
基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图10


风扇MRF域设置
1.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。

2.瞬态计算
采用motion进行计算。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图11


多孔介质设置
1.局部坐标系
采用三点设置笛卡尔坐标系。

基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图12


2.多孔介质参数设定
  • 粘性阻力系数;

  • 惯性阻力系数。

辐射模型设置
1.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。

2.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。

3.View Factor Solver
  • Number of Beams, 512;

  • Maximum Reciprocity Iterations, 100;

  • Reciprocity Tolerance, 0.0010;

  • Maximum Polygons per Voxel, 100。



基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图13


基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图14
总结
基于STAR-CCM+机舱热管理分析报告的图15

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。
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。

文章来源北京迪基透 
默认 最新
当前暂无评论,小编等你评论哦!
点赞 4 评论 收藏 6
关注