一种基于场协同原理的机舱流场改善方法及系统技术方案

本申请公开了一种基于场协同原理的机舱流场改善方法及系统，涉及车辆热管理仿真技术领域，包括构建发动机机舱的三维流场仿真模型，并对发动机机舱流场进行评价；在综合性能评价指标低于第一阈值时，根据三维流场仿真模型采集局部场协同角分布云图，定义图中局部场协同角与90

【技术实现步骤摘要】
一种基于场协同原理的机舱流场改善方法及系统


[0001]本申请涉及车辆热管理仿真
，具体涉及一种基于场协同原理的机舱流场改善方法及系统。

技术介绍

[0002]随着车辆总体性能要求的提高，冷却不充分已经成为影响车辆总体性能的重要问题之一。冷却系统是发动机的重要组成部分，其匹配和调节能力对整车运行的经济性、可靠性、舒适性以及排放能力有着至关重要的影响。为了防止因为冷却系统匹配不佳对整车总体性能造成负面影响，应尽可能实现冷却系统与整车之间以及冷却系统内各部件之间达到较好的匹配设计，分析发动机舱内外流场和温度场，对冷却系统进行优化设计是汽车生产企业值得关注的问题。
[0003]现有技术一公开了一种整车热害性能瞬态仿真方法。通过处理整车3D数据搭建整车机舱流场的CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学)仿真模型，进一步搭建整车机舱稳态热流场仿真模型，耦合整车机舱流场CFD仿真模型和整车机舱稳态热流场仿真模型，计算出整车机舱稳态热害仿真结果，将其作为整车机舱瞬态热流场的初始条件，从而最后输出并分析整车机舱瞬态热害仿真结果。
[0004]但是，利用整车机舱流场CFD仿真模型和整车机舱稳态热流场仿真模型只能观察到热害部件的表面温度分布，分析热害部件表面温度随时间变化的过程，不能观察到其他部件的温度分布情况，更无法对机舱流场进行分析。此外，该方法只对热害部件展开热分析，未进一步分析机舱流场的速度场和回流情况。因此，该方法只能对热害部件的温度场改善提供指导，但是对于整个机舱流场的分析和优化并不能提供帮助和指导。
[0005]现有技术二公开了一种改善载货车驾驶室发动机舱流场的机构。其中，第一隔热垫支架设置在第一凸起的外侧，时发动机机罩钣金与所述隔热垫之间形成第一空腔，第二隔热垫支架设置在第二凸起的下部，第三隔热垫支架设置在第三凸起的下部，则第二隔热垫支架和第三隔热垫支架使发动机机罩钣金和隔热垫之间形成第二空腔，第四凸起和隔热垫直接接触。该结构使得隔热垫和发动机机罩钣金之间形成一个空腔，有利于热量的隔绝，并且气流在通过发动机机舱时，由于发动机舱上表面结构更加顺畅，气流不在表面产生循环，热量不再聚集在发动机罩下面，从而不会导致驾驶室温度升高。
[0006]但是，该结构所阻隔的热量可能会留滞在机舱内部，无法顺利的排出，造成其他部件温度升高。此外，现有技术二中并未对整个发动机舱流场进行分析，无法判断该结构的引入是否能改善机舱内部流场。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供基于场协同原理的机舱流场改善方法及系统，基于整车的三维流场仿真模型得到综合性能评价指标和局部场协同角分布云图，从局部场协同角分布云图中获取接近90
°
的分布点，从而获知需改善处，并根据分
布点的分布情况选择预设的扰流结构，提高综合性能评价指标，实现对发动机机舱流场的改善。
[0008]为达到以上目的，采取的技术方案是：
[0009]本申请第一方面提供一种基于场协同原理的机舱流场改善方法，包括：
[0010]构建发动机机舱的三维流场仿真模型，并根据该模型对发动机机舱流场进行评价，得到评价结果，所述评价结果包括散热器的综合性评价指标；
[0011]在所述综合性能评价指标低于第一阈值时，根据三维流场仿真模型采集局部场协同角分布云图，定义图中局部场协同角与90
°
的差值不超过第二阈值的点为分布点，根据分布点的分布情况选择预设的扰流结构，以提高所述综合性能评价指标。
[0012]一些实施例中，所述综合性能评价指标为所述冷却模块中的散热器的传热性能和流阻性能比值。
[0013]一些实施例中，所述分布点的分布情况包括环绕散热器管道外部分布、散热器与风扇之间的回流处分布、散热器内部靠近管壁内表面分布、以及散热器内部远离管壁内表面分布；
[0014]所述扰流结构包括半圆片、肋片、以及扭曲片。
[0015]一些实施例中，所述根据分布点的分布情况选择预设的扰流结构，具体包括：
[0016]在判断分布点的分布情况为环绕散热器管道外部分布时，改善方法为改变散热器管道形状；
[0017]在判断分布点的分布情况为回流处分布时，改善方法为在回流处添加肋片；
[0018]在判断分布点的分布情况为散热器内部靠近管壁内表面分布时，改善方法为在散热器内部靠近管壁内表面处设置半圆片或肋片；
[0019]在判断分布点的分布情况为散热器内部远离管壁内表面分布时，改善方法为在散热器内部靠近管壁内表面处设置扭曲片。
[0020]一些实施例中，所述评价结果还包括风扇安装效率和热风回流系数；
[0021]所述风扇安装效率为冷却模块前后端的压力差与第二冷却组件前后端的压力差的比值；第一冷却组件包括进风格栅和冷却给模块；
[0022]所述热风回流系数为冷却模块前后端的温度差与第一冷却组件前后端的温度差的比值；第二冷却组件包括进风格栅、冷却给模块、以及风扇。
[0023]一些实施例中，所述方法还包括：
[0024]根据风扇安装效率和热风回流系数安装扰流结构，以提高所述综合性能评价指标。
[0025]一些实施例中，所述构建发动机机舱的三维流场仿真模型，具体包括如下步骤：
[0026]构建整车几何模型，将整车几何模型导入网格划分软件得到面网格模型；构建面网格模型时，根据与发送机机场流场性能关联度设定网格尺寸，并将发动机机舱的边界处网格加密；所述关联度与所述网格尺寸成反比；
[0027]构建整车流计算域，将整车几何模型与整车流计算域导入三维流场仿真软件得到三维流场仿真模型。
[0028]一些实施例中，所述整车流计算域的入口边界到车头距离为2倍车身长度、出口边界到车尾距离为4倍车身长度、侧面边界到车身侧面距离为3倍车身宽度、以及计算域的发
高度为4倍车身高度。
[0029]一些实施例中，所述三维流场仿真模型的空气流动模型为k
‑
ε湍流模型。
[0030]一种基于场协同原理的机舱流场改善系统，包括：
[0031]模型构建模块，其用于构建发动机机舱的三维流场仿真模型，并根据该模型对发动机机舱流场进行评价，得到评价结果，所述评价结果包括散热器的综合性评价指标；
[0032]改善分析模块，其用于在所述综合性能评价指标低于第一阈值时，根据三维流场仿真模型采集局部场协同角分布云图，定义图中局部场协同角与90
°
的差值不超过第二阈值的点为分布点，根据分布点的分布情况选择预设的扰流结构，以提高所述综合性能评价指标。
[0033]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0034]基于整车的三维流场仿真模型得到综合性能评价指标和局部场协同角分布云图，通过综合性能评价指标判断发动机机舱流场是否需要改善，通过局部场协同角分布云图中获取接近90
°
的分布点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于场协同原理的机舱流场改善方法，其特征在于，包括：构建发动机机舱的三维流场仿真模型，并根据该模型对发动机机舱流场进行评价，得到评价结果，所述评价结果包括散热器的综合性评价指标；在所述综合性能评价指标低于第一阈值时，根据三维流场仿真模型采集局部场协同角分布云图，定义图中局部场协同角与90
°
的差值不超过第二阈值的点为分布点，根据分布点的分布情况选择预设的扰流结构，以提高所述综合性能评价指标。2.如权利要求1所述的基于场协同原理的机舱流场改善方法，其特征在于，所述综合性能评价指标为所述冷却模块中的散热器的传热性能和流阻性能比值。3.如权利要求1所述的基于场协同原理的机舱流场改善方法，其特征在于，所述分布点的分布情况包括环绕散热器管道外部分布、散热器与风扇之间的回流处分布、散热器内部靠近管壁内表面分布、以及散热器内部远离管壁内表面分布；所述扰流结构包括半圆片、肋片、以及扭曲片。4.如权利要求3所述的基于场协同原理的机舱流场改善方法，其特征在于，所述根据分布点的分布情况选择预设的扰流结构，具体包括：在判断分布点的分布情况为环绕散热器管道外部分布时，改善方法为改变散热器管道形状；在判断分布点的分布情况为回流处分布时，改善方法为在回流处添加肋片；在判断分布点的分布情况为散热器内部靠近管壁内表面分布时，改善方法为在散热器内部靠近管壁内表面处设置半圆片或肋片；在判断分布点的分布情况为散热器内部远离管壁内表面分布时，改善方法为在散热器内部靠近管壁内表面处设置扭曲片。5.如权利要求1所述的基于场协同原理的机舱流场改善方法，其特征在于，所述评价结果还包括风扇安装效率和热风回流系数；所述风扇安装效率为冷却模块前后端的压力差与第二冷却组件前后端的压力差的比值；第一冷却组件包括进风格栅和冷却给模块；所述热风回流系数为冷却模块前后端的温度差与第一冷却组件前后...

【专利技术属性】
技术研发人员：董月，陈承，刘建峰，敖庆，冯龙，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：