首页 > 汽车技术 > 正文

基于 KULI 仿真分析的某车型冷却系统匹配计算

2020-05-23 01:07:11·  来源:汽车热管理之家  
 
昨天摘要:应用 KULI 软件建立冷却系统模型,对商用车冷却系统匹配计算过程和方法进行介绍。前言随着商用车技术发展,整车动力性、经济性要求的不断提升,排放标
摘要:应用 KULI 软件建立冷却系统模型,对商用车冷却系统匹配计算过程和方法进行介绍。

前言

随着商用车技术发展,整车动力性、经济性要求的不断提升,排放标准的不断升级,整车对发动机附件系统,尤其是冷却系统散热能力要求越来越高。另一方面,新一代商用车的紧凑性布置,预留给冷却系统的布置空间越来越少。因此,设计一套占用空间小、可靠、高效的冷却系统至关重要,本文将对商用车冷却系统的设计方法和过程进行介绍。

1 冷却系统设计指标

冷却系统主要功能是保证发动机在适宜的温度下工作,根据整车运行工况,确定冷却系统设计指标,见表 1。

表 1 冷却系统设计指标
 
2 发动机参数

表 1 中 2300rpm 是发动机额定转速下工况点,1400rpm 是最大扭矩工况点,通过热平衡数据可计算出发动机的散热量。

表 2 WP7.300 发动机热平衡数据
 
3 冷却系统建模

斯太尔工程技术中心开发的 KULI 软件是一款一维的整车热管理设计和仿真软件,可以对不同方案进行快速仿真,能有效的缩短冷却系统的开发、验证周期。

3.1 冷却系统的模型

根据整车布置建立系统模型,包括冷凝器、中冷器、散热器、风扇等,在本次仿真中冷凝器模型以带加热的格栅仿真,见图 1。

 a)3D 视图         b)冷却系统连接图
图 1 冷却系统的仿真模型

3.2 冷却系统模型参数确定

3.2.1 结构参数

冷却系统部件的结构参数包括外形尺寸,安装位置等,可直接从整车数模中量取,见表3。

表3冷却系统部件结构参数
 
3.2.2 性能参数

在 KULI 计算程序中,只要输入一组试验数据,根据相似方程,就可以计算出在不同工况下各部件的性能参数,因此仅需向发动机厂索取水泵、风扇在任意转速下的一组性能数据。WP7 发动机水泵性能参数见表 4,水泵速比 1.867。

表 4 水泵性能参数表(3700rpm)
 
表5风扇性能参数表
 
 
WP7 匹配Φ640mm 环形风扇,风扇速比为 1,风扇性能参数见表 5。

根据表 2 发动机热平衡数据,可求出发动机内部阻力参数,见表 6。

表 6 发动机内部阻力参数表
 
冷却系统开发中,散热器与中冷器芯子采用的冷却管、散热带一般都是标准规格,其性能数据相似,不同大小散热器的散热特性可根据相似方程模拟,表 7、表 8 为某配套公司提供的常用散热器规格试验数据。

表 7 散热器性能参数表
 
表8中冷器性能参数表
 
入口压降、内部压降以及出口压降需要通过试验或 3 维CFD 软件仿真获取,计算时可按 KULI 自带模型选取。

3.3 仿真分析

表 9 仿真分析结果

 
 基于 KULI 仿真分析的某车型冷却系统匹配计算
 
根据GB12542-2009汽车热平衡能力道路试验方法规定,极限使用工况为Ⅱ档油门全开状态,该冷却模块设计针对的是一个平台,各车型Ⅱ档车速不同,根据经验取额定工况点车速为 20km/h,最大扭矩工况点车速为 15km/h 进行仿真,结果见表 9。

从仿真结果看,除散热器水侧压降相对比较大以外,其余参数均满足设计要求,在满足整车布置前提下,适当加宽散热器宽度可减少冷却液压降。

4 小结

与传统手动计算相比,采用 KULI 软件对冷却系统进行匹配计算,可以节省大量的设计、计算时间,通过调整参数可对各种不同方案进行快速分析。当然,KULI 软件只是一维计算工具,在系统压降方面还需要结合三维 CFD 分析或试验来保证结果更准确。
 
 
分享到:
 
网站首页  |  在线会议  |  合作模式  |  企业发布信息  |  我们的受众  |  关于我们  |  联络我们  |  法律声明  |