发动机冷却系统分析方法、可读存储介质和分析设备技术方案

本发明专利技术的实施例提供了一种发动机冷却系统分析方法、可读存储介质和分析设备，分析方法包括：根据发动机水套的水套入口以及水套出口的数量，拆分为相应数量的支路；将每个支路进行阻力函数关系拟合；将拟合的函数关系表达式作为发动机水套各个对应出口的边界条件；监测水套入口是否流量平衡，若是则符合要求，若否则随着迭代步改变出口的边界条件。本发明专利技术的技术方案中，采用将一维模型分解、转化、录入三维模型的方法，在三维软件里，一次性精确计算平衡流量。一次计算，直接完成以往至少三次计算任务；对于发动机水套的多个出口，不再需要猜测各出口间的流量比例，直接计算精确结果，有利于优化算法，减少计算的次数，还可以提高计算的准确性。计算的准确性。计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
发动机冷却系统分析方法、可读存储介质和分析设备


[0001]本专利技术的实施例涉及发动机冷却系统
，具体而言，涉及一种发动机冷却系统分析方法、一种可读存储介质和一种分析设备。

技术介绍

[0002]目前，进行发动机水套三维换热分析时，关注点都在如何提高计算准确性(采用流固耦合)和提高自动化程度(使用脚本标准化分析过程)。但都不关注输入边界的准确性。
[0003]一般获得水套流量的做法如下：
[0004]1.对于水套只有单一出入口时，直接在水套的三维CFD模型上给定从小到大的一组流量边界，分别计算对应阻力。据此生成水套的水阻参数。
[0005]然后，结合冷却系统其他零件的数据，通过一维冷却系统模型计算出水套流量。该流量则可作为边界再次提供给水套三维换热分析使用。
[0006]2.但对于水套有多个出口时，仍需在要水套的三维CFD模型上给定从小到大的一组流量边界，然后根据猜测给出出口流量分配比例，分别计算对应各流量各出口的阻力。据此生成水套各个出口的水阻参数。
[0007]然后，结合冷却系统其他零件的数据，通过一维冷却系统模型计算出水套流量。但是，由于出口流量的比例是猜测的，需要确认此时一维冷却系统算出来的各出口流量是否符合猜测。但通常都是不符。
[0008]此时，需要重新假设水套出口流量比例，然后重复前面两个步骤，直到相符。这将耗费大量时间精力。所以，也有放弃准确性，直接接受首轮假设算出的结果的情况。而这将对水套的分析、一维冷却系统的分析都引入偏差导致不准确。进行发动机水套的换热性能分析时，实际上是需要和一维冷却系统分析进行互相交换数据才能获得准确分析边界。即使最简单的情况也需要三次计算：水套水阻参数计算、一维冷却系统分析、水套换热性能分析。如果水套有两个以上的出口，则存在两种情况：要么耗费时间精力迭代、要么接受不准确使用有偏差的结果。

技术实现思路

[0009]为了解决或改善上述技术问题至少之一，本专利技术的实施例的一个目的在于提供一种发动机冷却系统分析方法。
[0010]本专利技术的实施例的另一个目的在于提供一种可读存储介质。
[0011]本专利技术的实施例的另一个目的在于提供一种分析设备。
[0012]为实现上述目的，本专利技术第一方面的实施例提供了一种发动机冷却系统分析方法，包括：根据发动机水套的水套入口以及水套出口的数量，将发动机冷却系统拆分为相应数量的支路；将每个支路进行阻力函数关系拟合；将拟合的函数关系表达式作为各个对应水套出口的边界条件，通过迭代计算的内部变量与每个迭代步建立关联；监测水套入口是否流量平衡，若是则符合要求，若否则随着迭代步改变出口的边界条件。
[0013]根据本专利技术提供的发动机冷却系统分析方法的实施例，采用将一维模型分解、转化、录入三维模型的方法，在三维软件里，一次性精确计算平衡流量。一次计算，直接完成以往至少三次计算任务；对于发动机水套的多个出口，不再需要猜测各出口间的流量比例，直接计算精确结果，有利于优化算法，减少计算的次数，还可以提高计算的准确性。
[0014]具体而言，发动机冷却系统包括发动机水套、水泵以及辅助冷却机构。其中，辅助冷却机构包括暖风机或散热器等。发动机水套具有至少一个水套入口和至少一个水套出口。水泵具有泵入口和泵出口，水泵的泵入口和发动机水套的水套入口连接。进一步地，辅助冷却机构与水套出口连接，且辅助冷却机构与泵入口连接。发动机水套的作用是将发动机燃烧室和缸体内壁的温度通过热传导将热能转移到冷却液，由于液体是可流动的，经过水泵循环到散热器，由散热器通过外界空气的流动给冷却液散热，之后冷却液再循环至发动机水套处，如此循环。
[0015]进一步地，发动机冷却系统分析方法的具体步骤包括：
[0016]根据发动机水套的水套入口以及水套出口的数量，将发动机冷却系统拆分为相应数量的支路。对一维冷却系统模型进行拆分，将模型拆分成多个支路；
[0017]将每个支路进行阻力函数关系拟合。针对每条支路，进行函数关系拟合；
[0018]将拟合的函数关系表达式作为发动机水套的各个对应水套出口的边界条件，通过迭代计算的内部变量与每个迭代步建立关联；
[0019]监测水套入口是否流量平衡，若是则符合要求，若否则随着迭代步改变出口的边界条件。各个出入口的流量边界随着迭代步不断变化，最终达到平衡状态。此时的入口流量就是考虑发动机水套阻力、水泵性能、其他管路损失之后的平衡流量；各个出口的流量就是不依赖假设分配比例而直接根据水套出口外的阻力计算出的流量分配。由于计算过程本身也包括了温度和换热计算，最终一次计算就实现了边界流量确定、发动机水套的换热系数计算。
[0020]具体地，以发动机水套具有一个入口、两个出口为例。发动机冷却系统包括三条支路，分别为：1)水泵支路，泵入口
‑
泵体
‑
泵出口；2)暖风机支路，暖风支路入口(即其中一个水套水口)
‑
暖风机
‑
暖风支路出口(即泵入口)；3)散热器支路，散热器支路入口(即另一个水套入口)
‑
散热器
‑
散热器支路出口(即泵入口)。
[0021]建立冷却系统一维模型(除水套外)，使用任意一种一维分析软件，如FloMaster，AmeSim等；或者通用建模软件如Matlab；还可直接手动处理各零件简化拟合后的数据。
[0022]将上述三条支路的流阻特性进行参数拟合，其中水泵直接拟合性能曲线即可。三条曲线分别为水泵性能(实线部分)、暖风支路(虚线部分)、散热器支路(双点划线部分)。
[0023]对暖风支路、散热器支路进行参数拟合的具体方法是：给暖风支路入口一系列流量如0.2，0.4，0.6，0.8，1，暖风支路出口固定压力0。计算暖风支路进出口之间对应的压力差(即水阻)0.1，0.3，0.6，0.99，1.4。而后描点绘图，拟合成曲线。
[0024]为便于表述，水泵扬程函数y＝0.9018x2+0.0204x+1.1921，简写为Y_head＝func_Head(x)；同理暖风水阻Y＝func_heater(x)；散热器水阻Y＝func_radi(x)。同时由于输入需要，暖风水阻需要求逆函数，即暖风流量X＝func_heater
‑
1(y)。
[0025]在三维分析软件中建立发动机水套的换热分析模型。如使用StarCCM+、Fluent、Fire等各类流体分析软件(仅举例，不限定)。
[0026]在三维软件内设置进出口边界条件：
[0027]发动机进水口volume flow inlet＝
[0028](initial_flow
×
(Iteration<2)+InletFlow
×
1.1
×
(InletPressure<func_Head(InletFlow))+InletFlow
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机冷却系统分析方法，其特征在于，包括：根据发动机水套的水套入口以及水套出口的数量，将发动机冷却系统拆分为相应数量的支路；将每个所述支路进行阻力函数关系拟合；将拟合的函数关系表达式作为各个对应所述水套出口的边界条件，通过迭代计算的内部变量与每个迭代步建立关联；监测所述水套入口是否流量平衡，若是则符合要求，若否则随着迭代步改变所述出口的边界条件。2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统分析方法，其特征在于，所述监测所述水套入口是否流量平衡，若是则符合要求，若否则随着迭代步改变所述出口的边界条件之前，还包括：将水泵性能曲线作为所述水套入口的边界条件。3.根据权利要求2所述的发动机冷却系统分析方法，其特征在于，所述水泵性能曲线作为所述水套入口的边界条件之后，还包括：设置所述发动机水套各位置的温度边界以及所述发动机水套内流体属性。4.根据权利要求3所述的发动机冷却系统分析方法，其特征在于，所述设置所述发动机水套各位置的温度边界以及所述发动机水套内流体属性之后，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉林，
申请(专利权)人：昆山三一动力有限公司，
类型：发明
国别省市：