西门子基于前端封装的机舱热管理与空气动力分析研究.pdf

坚果

7页

0次

2021-06-03

50墨值下载

基于前端封装的机舱热管理与空气动力分析研究

张馥荔，万力铭，胡飚，李义林

长安汽车工程研究总院

【摘要】基于STAR-

CCM+软件，对比分析了某车型添加不同封装结构对机舱热管理性能及空气动力性能的

影响。计算结果表明随着前端两侧封装结构的逐渐加强，风阻系数逐渐降低，发动机水

温逐渐降低。在前端两侧封装的基础上，随着前端底部封装结构的逐渐加强，风阻系数

逐渐增大，水温略有降低。此外，分析了不同性能参数随进气利用率的变化情况。结果

显示，除了散热器进气量随着进气利用率的增大而增加，其他各性能参数基本都随着进

气利用率的增大而降低。当进气利用率为80.24%时，整车风阻系数最小。

【关键词】前端封装热管理空气动力 CFD

Thermal Management and Aerodynamic Analysis for Engine Room with

Front End Package Containing

Fuli Zhang; Liming Wan; Biao Hu; Yilin Li

Changan Auto R＆D Center,Changan Automobile Co，Ltd

ABSTRACT –Effects of structure of front end package on thermal management and

aerodynamic performance were analyzed in this work based on commercial code of STAR-

CCM+. The analysis results indicate that with the front both-side-package structure

enhancing, the wind drag coefficient (C

) and engine water temperature decreased gradually.

And with the front bottom package structure enhancing, the C

increased gradually while the

engine water temperature decreased slightly. Besides, different performance parameters

change with intake utilization ratio was analyzed. The results show that, except the radiator

air input, most performance parameters decrease with the intake utilization ratio increasing.

And the C

would meet its minimum value while intake utilization ratio is 80.24%.

KEYWORDS –Front end package, Thermal management, Aerodynamic, CFD

0前言

目前市面上部分汽车发动机舱冷却模块安装了前端封装，前端封装会对热管理性能

和空气动力性产生影响。对热管理性能产生的影响主要有两方面：一是提升散热器换热

量，通过提升格栅进气利用率，从而提升散热器的换热量

[1]

。二是提升怠速空调效果，通

过减少机舱空气热回流，降低怠速工况冷凝器进风温度，提高冷凝器散热能力，从而提

升空调效果

[2]

。对空气动力性产生的影响主要是降低整车风阻，通过减小格栅进气量，

从而达到降低整车风阻的目的。

热管理性能涉及多个子目标如发动机水温、格栅进气量、散热器进气量、进气利用

率、怠速热回流率、怠速冷凝器进气温度。空气动力性涉及的目标主要为风阻系数。如

何平衡热管理性能与空气动力的目标，选取最优的设计方案是本文探讨的主要内容。

本文根据某车型添加前端封装的实际问题，利用STAR-

CCM+软件，分析了高温热害工况下热管理性能的影响情况，并结合对空气动力性的影

响，综合选择了最优的设计方案。

1模型建立

1.1几何模型

某车型在冷却模块前端添加了如前言所述的“前端封装”，如图1所示。前端封装主要

包括前端两侧封装和前端底部封装。将前端封装方案进行细分如图2所示，方案1-

6为前端两侧封装逐渐加强，方案7为前端封装和底部封装都达到完整状态，方案8-

9为前端封装两侧封装不变的状态下，增加底部封装，比较底部封装逐渐加强的状态。

图1 添加前端封装图2前端封装方案

1.2 计算区域及网格模型

使用STAR-

CCM+软件，快速生成求解所需要的网格。按发动机舱热管理仿真分析规范进行建模及

网格划分。在计算敏感区域，如冷却模块、发动机舱、底盘等部分进行局部加密，达到提

高计算精度的目的，CFD的计算精度在很大程度上依赖于所生成网格的质量

[3]

。冷却模

块前端网格模型如图3所示，冷凝器、散热器和中冷器芯体采用结构化网格，网格总数为

35万，风扇区域体网格模型选择多面体网格（Polyhedral），体网格数量为90万，整车网格

模型如图4所示，最终生成的体网格总数为2800万。

图3 冷却模块前端网格模型图4整车热管理网格模型