发动机管带式中冷器设计优化软件平台开发

发布时间：2020-05-29 22:50

【摘要】：近年来,随着排放法规的日益严格,涡轮增压和废气再循环技术被广泛地应用在汽车发动机上,这要求发动机匹配高性能中冷器对增压空气和再循环废气进行冷却,以获得好的节能减排效果。基于此,本文开发一款具有通用结构,以自拟关联式为核心的中冷器设计优化软件平台。为了优化中冷器结构参数,提升中冷器的冷却性能。首先,利用Fluent软件在不同空气流量下进行仿真模拟,分析空气流量对换热和阻力性能的影响。将CFD计算结果与风洞试验数据对比,两者吻合较好,证明采用的数值模拟仿真方法可行,准确性较好,为后续中冷器匹配选型和优化设计提供了良好的仿真设计手段。然后,依据传热与流动阻力模型拟合出关于压降、换热量的关联式,开发出管带式中冷器设计与优化平台。该平台由三大系统组成:(1)以对流换热基本理论为基础建立的中冷器设计系统,能够对中冷器的基本结构参数进行性能设计计算;(2)以改进的遗传算法为基础建立的中冷器优化系统,能够进行多目标结构参数优化;(3)以中冷器风洞实验数据为基础建立的中冷器数据处理系统,能够一键拟合压降、换热量关联式。本文所开发的中冷器设计优化软件平台实现了设计计算、优化分析、数据拟合的一体化与集成化。通过该平台优化后的中冷器设计方案达到了优化性能、节省费用、减少耗材、缩短研发周期的目标。
【图文】：

中冷器结构,百叶窗

及风阻性能做出定量的评价。风洞试验主要包括三个部分：（1）冷却性能试验；）内阻性能试验；（3）外阻性能试验。本章主要介绍风洞试验的对象、风洞试验的、风洞试验的原理、风洞试验的结果等[38]。风洞试验对象本文所采用是内置紊流片管带空冷式中冷器，空冷式中冷器利用车辆行驶中的风速的冷空气对中冷器内的增压空气进行冷却，一方面使增压空气温度降低、进气密度、提高功率。另一方面降低压缩始点的温度和整个循环过程中的平均、降低 NOx的排放、降低热负荷。中冷器的结构通常由左右气室和冷却芯体三部分构成，其中芯体的结构跟散热相似。增压空气从进气气室经过芯体的扁管到另一个气室，扁管内带有不同类紊流片。环境空气从带有百叶窗翅片的中冷器外侧流过，冷热流体的这种流动属于交叉流。

中冷器,实物

华中科技大学硕士学位论文风洞试验所用中冷器为项目合作公司湖北雷迪特汽车冷却系统股份有限公司提 21 种不同管带结构的中冷器，其具体结构参数如图 2.1 所示，，其中一款型号为5-A2-M8 中冷器实物如图 2.2 所示，其余中冷器外部结构与此中冷器基本相同。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.135.8

【参考文献】