flowmaster冷却系统一维分析培训
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FloTHERM基础培训教程PPT课件
电子设备的发展趋势
1. 热耗上升化 2. 设备小巧化 3. 环境多样化
6
过热--电子产品故障的首要原因
图1：结点寿命统计
图2：电子产品故障主要原因
Figure 1 : Junction Life Statistics
Figure 2: Major Causes of Electronics Failures
17
FloTHERM用户界面介绍
Project Manager 项目管理器 提供树状结构的几何体和模型数据管理
Drawing Board （模型）绘图板 提供创立和修改几何模型的简易界面，面向 对象的建模技术，专业针对电子热分析的参 数化模型，完全三维CAD风格
18
FloTHERM用户界面介绍
Visual editor 图形输出窗口 提供结果的图形动态输出
31
材料定义
32
材料定义
1)直接定义；
2)使用库；
33
功耗定义
Thermal Attribution
Thermal Attribution
✓固定温度
✓固定热流量 ✓固定总功耗 ✓焦耳发热 ✓体积\面积热流 ✓热功耗随温升变化 ✓热功耗随时间变化
34
设定监控点
Step1：选定要监控的元件
监控点生成，默认位置为选 定元件的几何中心
26
PCB板的建模
PCB SmartPart
– 不考虑平面传导的薄板模型 – 全面考虑三个方向的热传导
–直接确定含铜量 –直接定义重量 –分层定义含铜量
各向异性的立方体
27
芯片建模
搭建几何结构（复杂程度随考虑细致程度变化）
(简单)
(复杂)
Flowmaster汽车热管理应用介绍备课讲稿
• 冷却系统 • 空调系统 • 排气系统
润滑系统 燃油喷射系统 空气侧系统
© Flowmaster Group
Flowmaster在汽车行业的典型应用
© Flowmaster Group
Flowmaster汽车版部分元件
润滑油喷嘴
对流元件
发动机体
限压阀
油泵
暖风仓
涡轮增压器
废气阀
热辐射元件
排气弯管
• 直接利用实测数据或部件生产厂商的 数据生成所需的特性数据
• 生成特性数据的同时保留了原始数据
实验数据转换工具 ——(流阻/换热特性）
` `
© Flowmaster Group
庞大的用户群
© Flowmaster Group
国内典型汽车用户
长春一汽汽研所 东风汽车 上汽乘用车技术中心 泛亚汽车 吉利汽车 上海海马 奇瑞汽车 重庆长安 江铃汽车
© Flowmaster Group
报告内容 汽车热管理介绍
Flowmaster汽车版简介 Flowmaster汽车热管理
© Flowmaster Group
40至50个月
研 发 成 本 比 例
1990
CAE ——有效提升产品竞争力
约4%
24至30个月
2005
18至24个月
当今
研 制 周 期
12个月
Flowmaster汽车热管理应用介 绍
All information is contained in this document is confidential – do not distribute without prior authorisation
© 2007 Flowmaster Group
润滑系统 燃油喷射系统 空气侧系统
© Flowmaster Group
Flowmaster在汽车行业的典型应用
© Flowmaster Group
Flowmaster汽车版部分元件
润滑油喷嘴
对流元件
发动机体
限压阀
油泵
暖风仓
涡轮增压器
废气阀
热辐射元件
排气弯管
• 直接利用实测数据或部件生产厂商的 数据生成所需的特性数据
• 生成特性数据的同时保留了原始数据
实验数据转换工具 ——(流阻/换热特性）
` `
© Flowmaster Group
庞大的用户群
© Flowmaster Group
国内典型汽车用户
长春一汽汽研所 东风汽车 上汽乘用车技术中心 泛亚汽车 吉利汽车 上海海马 奇瑞汽车 重庆长安 江铃汽车
© Flowmaster Group
报告内容 汽车热管理介绍
Flowmaster汽车版简介 Flowmaster汽车热管理
© Flowmaster Group
40至50个月
研 发 成 本 比 例
1990
CAE ——有效提升产品竞争力
约4%
24至30个月
2005
18至24个月
当今
研 制 周 期
12个月
Flowmaster汽车热管理应用介 绍
All information is contained in this document is confidential – do not distribute without prior authorisation
© 2007 Flowmaster Group
flowmaster软件文档集合(二)
cpcu--液压系统使用流体系统仿真软件Flowmaster软件和EXCEL联合仿真应用
(EN)。
5.流体系统仿真软件Flowmaster船舶流体系统仿真平台解决方案 流体系统仿真软件Flowmaster功能与特点简介、仿真平台解决方案、在船舶 领域的应用案例、仿真平台建设预期前景等。
6.流体系统仿真软件Flowmaster国外核能电力应用.pdf 法国法马通公司、法国核电公司、日本JGC、GE Energy公司应用流体系统仿
同步CFD模拟软件FloEFD航空航天领域解决方案,1D(Flowmaster) –
3D(FloEFD) 联合仿真方案等。
19.单级与两级阀控制的高压共轨喷油器性能使用流体系统仿真软件
Flowmaster软件对比分析.pdf
单级与两级阀控制的高压共轨喷油器性能使用流体系统仿真软件Flowmaster
Flowmaster使用过程中问题汇总，er 电机冷却系统应用概述.pdf Flowmaster 电机冷却系统应用概述。
14.用流体系统仿真软件FLOWMASTER2对空调制冷系统进行过程仿真分析 基于系统分析的一维流体仿真软件FLOWMASTER2，探索制冷系统过程仿真方法 ，简要介绍对该系统的仿真过程。
24.基于流体系统仿真软件FLOWMASTER的制冷剂充注量对制冷系统性能影响的 仿真研究
在分析制冷系统作用及基本原理的基础上，使用一维流体系统仿真软件
Flowmaster的元件库建立了制冷系统仿真模型。
25.FLOWMASTER在暖通空调中的应用.pdf
阐述了FLOWMASTER在暖通空调中的应用
26.润滑系统Flowmaster和isight联合仿真(EN) 润滑系统Flowmaster和isight联合仿真(EN)
一维流体系统仿真平台Flowmaster简介
14
Flowmaster——系统压力分配（KPa）
15
Flowmaster——系统瞬态特性
16
Flowmaster——分析水锤现象，预测汽蚀
阀门瞬间关闭
气穴捕捉
17
Flowmaster——换热分析
换热发生在计算网络的流体之间 管道壁面的换热分析 热量在某一离散点输入或者输出 瞬态换热以及热量在元件中的蓄存 同种流体的混合 温度对流体物性的影响
1987，Flowmaster 正式投入市场，至今20多年的流体系统 仿真咨询的成功经验，成为该领域的领导者。
7
Flowmaster——完备的数据库
建立完善的用户数据库
8
Flowmaster——便捷的自定义专有特性曲线
9
Flowmaster——常用元件示例
类型完备的管道、弯管、三通、阀门、泵、风机、换热器、空调系统元件、稳 压器、油箱、弹簧、质量套筒、热桥、控制元件……，共计400多个族类
24
Flowmaster——可压供气系统
PID控制阀
25
PID控制 压力波捕捉
Flowmaster——通风系统
26
Flowmaster具备丰富的 通风系统元件库，例如 通气槽道、风机、接头、 驻点风压等
对于多层建筑的大型 通风系统，Flowmaster能 够轻松的进行建模和模 拟，帮助设计人员确保 通风系统的合理配置
Flowmaster专业版
Flowmaster——专业版
通用版 汽车版 航空版 燃气涡轮机版 能源电力版
42
Flowmaster——汽车版
43
Flowmaster——发动机冷却系统
软件中提供了冷却系统的标准元件，如 水泵、节温器、软管、散热器、用户自 定义冷却液、换热器、冷却风扇等
Flowmaster——系统压力分配（KPa）
15
Flowmaster——系统瞬态特性
16
Flowmaster——分析水锤现象，预测汽蚀
阀门瞬间关闭
气穴捕捉
17
Flowmaster——换热分析
换热发生在计算网络的流体之间 管道壁面的换热分析 热量在某一离散点输入或者输出 瞬态换热以及热量在元件中的蓄存 同种流体的混合 温度对流体物性的影响
1987，Flowmaster 正式投入市场，至今20多年的流体系统 仿真咨询的成功经验，成为该领域的领导者。
7
Flowmaster——完备的数据库
建立完善的用户数据库
8
Flowmaster——便捷的自定义专有特性曲线
9
Flowmaster——常用元件示例
类型完备的管道、弯管、三通、阀门、泵、风机、换热器、空调系统元件、稳 压器、油箱、弹簧、质量套筒、热桥、控制元件……，共计400多个族类
24
Flowmaster——可压供气系统
PID控制阀
25
PID控制 压力波捕捉
Flowmaster——通风系统
26
Flowmaster具备丰富的 通风系统元件库，例如 通气槽道、风机、接头、 驻点风压等
对于多层建筑的大型 通风系统，Flowmaster能 够轻松的进行建模和模 拟，帮助设计人员确保 通风系统的合理配置
Flowmaster专业版
Flowmaster——专业版
通用版 汽车版 航空版 燃气涡轮机版 能源电力版
42
Flowmaster——汽车版
43
Flowmaster——发动机冷却系统
软件中提供了冷却系统的标准元件，如 水泵、节温器、软管、散热器、用户自 定义冷却液、换热器、冷却风扇等
某乘用车冷却系统的一维流动分析
某乘用车冷却系统的一维流动分析王悦;辛海霞;崔欣洁;柴召朋;赵彦辉【摘要】In this paper, a passenger car cooling system of a turbocharged engine was studied. The one-dimensional flow analysis model of the cooling system was built by using AMESIM. The flow distribution of each branch in the cooling system of the passenger car was analyzed by the support of CFD. The results show that the flow of each branch of the cooling system has some problems in some specific conditions, and it should be further optimized.%文章以搭载某型增压发动机的某乘用车冷却系统为研究对象，利用AMESIM软件建立冷却系统的一维流动分析模型，在CFD软件计算的支持下，对该乘用车冷却系统中各支路的流量分配进行了分析。
结果表明，冷却系统中各支路的流量在一些特定工况下存在问题，还应进一步优化。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】3页(P78-80)【关键词】增压发动机;AMESIM;冷却系统;一维流动分析【作者】王悦;辛海霞;崔欣洁;柴召朋;赵彦辉【作者单位】哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060【正文语种】中文【中图分类】U464.138CLC NO.: U464.138 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-78-03冷却系统是车辆的主要系统之一，车辆运行中燃料总热量的20%～30%通过车辆冷却系统进行散热[1]。
Rosand培训5：第五节-Flowmaster软件参数设置
预警压力范围
达到95%压力量程时停机
温度
根据材料的加工温度设定
压力取值选项
施加一定剪切后，压力需要一 段时间平衡，需设置平衡条件
一般情况下: pressure deviation: 0.5%；window: 8； average: 4；maximum：50
取点模式及速度
一般为: sample by volume， 60 samples/cm3；
运行测试
定义测试及参数后点击
测试进行时…
状态栏
操作栏
手动步进
设置原始数据曲线格式
数据分析
可根据需要定制workspace
如何查看原始压力数据
File -> New view >sampled data 选择压力或剪切等原始 数据即可观察到原始压 力数据
数据保存及导出
数据以.rtd格式保 存，包含测试数 据及参数设置。 数据导出时激活 所需数据窗口即 可以excel格式保 存
数据过滤选项
No filter
Melt Fracture
Melt Fracture参数设置
参数取决于Constant shear rate test结果 需设置剪切速率扫描区间，剪切速率加速度等
Flow/no flow test参数设置
恒定剪切速率下，流变降温，测试体系压力、粘度变化， 以判断材料流动性 需设置剪切速率等参数
பைடு நூலகம்
Low Speed Degradation测试内容
考察材料热稳定性 规定时间内，以恒定剪切速率作用于样品，观测材料粘度是否发 生变化
1000
PC
shear viscosity /Pa*s
100
Rosand培训5：第五节-Flowmaster软件参数设置
Constant Shear Rate 测试内容
最重要的测量模式 剪切粘度 vs. 剪切速率.
拉伸粘度 vs. 拉伸速率
2.选择左右口模
1.料筒 3.左右压力 传感器
4.设置剪切速率及扫描方式
参数设置
预压预热
活塞速度通常为50mm/min 预压终止压力一般为压力传 感器上限的1% 预热时间一般为：5+4分钟 或6+3分钟
试进行时…
状态栏
操作栏
手动步进
设置原始数据曲线格式
数据分析
可根据需要定制workspace
如何查看原始压力数据
File -> New view >sampled data 选择压力或剪切等原始 数据即可观察到原始压 力数据
数据保存及导出
数据以.rtd格式保 存，包含测试数 据及参数设置。 数据导出时激活 所需数据窗口即 可以excel格式保 存
Low Speed Degradation测试内容
考察材料热稳定性 规定时间内，以恒定剪切速率作用于样品，观测材料粘度是否发 生变化
1000
PC
shear viscosity /Pa*s
100
10
1 0 100 200 300 400 500 600
time/s
Low Speed Degradation 参数设置
Rosand毛细管流变仪培训之五
Flowmaster软件参数设置指导
杨凯（流变技术支持） 汪庆庆（流变应用支持）
概述
本文将系统介绍Flowmaster软件界面、各种操作 定义以及参数设置 按照一般实验顺序进行介绍
软件界面
实时参数界面：温度、载 荷、速度、剪切速率等 选择测试类型：持续剪切 测试、熔体破裂测试等
FLOWMASTER2在核电厂闭式冷却水系统仿真中的应用
各 个 节 点 的压 力 和 流量 的 问 题 ，从 网络 分 析 的 观 点 去 研 究
流 体 管 系 的传 输 和 瞬 变 过 程 ．从 而 避 开 了单 纯 从 流 体 力 学
方 法 去解 决 时所 遇 到 的一 些 困难 ［。 ２ ３
随 着 计 算 机 软 件 程 序 的 发 展 ， 出现 了较 多 流 体 分 析 软 件 ，如 一 维 分 析 的 Ｆ Ｏ Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ 、三 维 分 析 的 Ｆｕ ｎ 及 ＳＥ ２ ｌ ｔ ｅ Ａ ｓｓ ，其 中 三 维 分 析 软 件 Ｆｕ ｎ 、Ａ ｓｓ 关 注 对 系 统 ｎｙ 等 ｌｅ ｔ ｎ ｙ 更
２２ Ｆ Ｏ ． Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ Ｓ Ｅ ２仿 真 建 模 基 本 思 想 ［ ］
（ ）流 量— — 压力 计 算 模 型 １
ＦＯ Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ Ｓ Ｅ ２中 的元 件 模 型 主 要 基 于 流 量 一 力 关 压 系 ．用 户 只 需 输 人 能 够 反 应 元 件 流 阻 特 性 的数 据 就 可 对 元
直 接 采 用 数 据 库 中 ｐｐ ｉ ｅ族 ， 其 中 包 括 圆 管 （ Ｉ Ｅ： ＰＰ
Ｃ ＬＮ ＲＣ Ｌ ——ｌ —一 Ｙ ＩＤ ＩＡ ≥
Ａ ＵＡ ＮＧ Ｌ Ｒ ——－ 一 ＿ 【
ＨＥ Ｇ Ｎ Ｌ —— ＸＡ Ｏ Ａ 一
） 、方管 （ＩＥ Ｅ Ｔ ＰＰ ：Ｒ Ｃ —
） 棱 形 管 （ Ｉ Ｅ：Ｐ Ｉ— 、 ＰＰ Ｒ Ｓ
泵 （ ＵＭＰ： ＭＩ Ｐ ＸＥＤ Ｌ Ｆ ０ｗ ）、 轴 流 泵 （ ＵＭＰ： Ｐ
Ａ ＩＬ Ｆ Ｏ ＸＡ Ｌ Ｗ
＿ ） 离 心 式 压 缩 机 （ Ｏ Ｒ Ｓ Ｏ ． 、 Ｃ ＭＰ Ｅ Ｓ Ｒ：
） 、离 心 式 风 机 （ ＡＮ：ＣＥ ＲＩ Ｕ— Ｆ ＮＴ Ｆ
流 体 管 系 的传 输 和 瞬 变 过 程 ．从 而 避 开 了单 纯 从 流 体 力 学
方 法 去解 决 时所 遇 到 的一 些 困难 ［。 ２ ３
随 着 计 算 机 软 件 程 序 的 发 展 ， 出现 了较 多 流 体 分 析 软 件 ，如 一 维 分 析 的 Ｆ Ｏ Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ 、三 维 分 析 的 Ｆｕ ｎ 及 ＳＥ ２ ｌ ｔ ｅ Ａ ｓｓ ，其 中 三 维 分 析 软 件 Ｆｕ ｎ 、Ａ ｓｓ 关 注 对 系 统 ｎｙ 等 ｌｅ ｔ ｎ ｙ 更
２２ Ｆ Ｏ ． Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ Ｓ Ｅ ２仿 真 建 模 基 本 思 想 ［ ］
（ ）流 量— — 压力 计 算 模 型 １
ＦＯ Ｌ ＷＭＡ Ｔ Ｒ Ｓ Ｅ ２中 的元 件 模 型 主 要 基 于 流 量 一 力 关 压 系 ．用 户 只 需 输 人 能 够 反 应 元 件 流 阻 特 性 的数 据 就 可 对 元
直 接 采 用 数 据 库 中 ｐｐ ｉ ｅ族 ， 其 中 包 括 圆 管 （ Ｉ Ｅ： ＰＰ
Ｃ ＬＮ ＲＣ Ｌ ——ｌ —一 Ｙ ＩＤ ＩＡ ≥
Ａ ＵＡ ＮＧ Ｌ Ｒ ——－ 一 ＿ 【
ＨＥ Ｇ Ｎ Ｌ —— ＸＡ Ｏ Ａ 一
） 、方管 （ＩＥ Ｅ Ｔ ＰＰ ：Ｒ Ｃ —
） 棱 形 管 （ Ｉ Ｅ：Ｐ Ｉ— 、 ＰＰ Ｒ Ｓ
泵 （ ＵＭＰ： ＭＩ Ｐ ＸＥＤ Ｌ Ｆ ０ｗ ）、 轴 流 泵 （ ＵＭＰ： Ｐ
Ａ ＩＬ Ｆ Ｏ ＸＡ Ｌ Ｗ
＿ ） 离 心 式 压 缩 机 （ Ｏ Ｒ Ｓ Ｏ ． 、 Ｃ ＭＰ Ｅ Ｓ Ｒ：
） 、离 心 式 风 机 （ ＡＮ：ＣＥ ＲＩ Ｕ— Ｆ ＮＴ Ｆ
基于Flowmaster的非能动安全壳冷却流量分配分析
基于Flowmaster的非能动安全壳冷却流量分配分析摘要：本文采用一维流体阻力计算软件Flowmaster搭建了非能动安全壳冷却系统的流量分配系统的模型，计算了不同情况下的72小时流量分配的情况，结果表明流量分配系统的设计是保守的。
利用模型计算结果对流量分配试验和72小时试验进行了分析，提供了流量偏差调整的方法。
关键词：非能动安全壳冷却系统，流量分配系统1非能动安全壳冷却系统简介非能动安全壳冷却系统（PCS）的主要作用是在导致安全壳压力和温度升高的设计基准事故下，导出安全壳热量，降低安全壳压力和温度。
事故后，非能动安全壳冷却能自动触发，与安全壳屏蔽厂房屋顶连为一体的非能动安全壳冷却水储存箱（PCCWST）借助重力将水分配到安全壳外表面，不需外部电源即可提供72小时的安全壳冷却。
PCCWST内有4根立管，按照不同的高度设计，每个立管上有一个流量孔板，孔板既提供节流，又提供流量测量所需的差压。
4根立管汇集到6寸母管，再经3路隔离阀流向水分配盘。
通过水箱的形状，立管高度和内径，孔板孔径的大小和液位的变化使冷却水流量自动减小，并满足安全分析的要求。
在调试阶段，需验证以下项目：各路隔离阀单独开启时，PCCWST在初始液位和每根立管露出时，提供的流量都大于等于安全分析要求。
在3路隔离阀全部开启时，PCCWST能提供大于等于72小时的冷却水，且冷却水流量大于等于100.7 gpm。
试验先在充水过程中进行流量分配试验验证各路隔离阀单独开启和全部开启的流量，从而确认管路流阻的正确性。
在确认孔板不需要调整后，进行72小时试验，验证PCCWST能提供72小时的冷却水。
若流量分配试验不合格，则需要调整孔板，流量变送器也需要调整。
因此流量分配系统的准确性至关重要，有必要对流量分配系统进行精确的计算分析，为试验提供参考指导。
2Flowmaster模型搭建2.1模型搭建本文利用Flowmaster建立精确的系统模型，根据管道布置选取相应元件，并设置参数。
flowmaster软件文档集锦(七)
14.船舶高压空气复杂管网放空计算与试验.pdf 采用理论分析、仿真计算和试验测量相结合的手段,对现有高压空气放空质量 流量计算方法进行评估。首先分析传统计算方法的根源和适用模型,并在计算
程序中增加对亚音速流状态的计算。然后用Flowmaster软件对与船舶接近的
主要高压放空工况进行建模计算。最后首次采用科氏力质量流量计测量了这
2.潜艇排气系统的红外抑制
国内外舰船排气系统的冷却降温措施、排气系统设计的理论研究,以及一维流 体系统仿真软件FLOWMASTER在排气系统设计中的应用。
3.基于流体系统仿真软件Flowmaster的运输机供氧系统仿真 研究运输机供氧系统,建立相应的系统仿真模型,对整个管网系统中氧气的流 动及分配进行仿真分析。
flowmaster软件文档集锦 (七)
更新时间：2014-11-19
以下是小编整理的一些有关flowmaster软件文档资料（七）以及文档的简
介，其中包括了一些应用案例文档、教程和使用技氦热沉结构优化设计
以月球超低温环境试验为背景，对气氦冷板结构进行设计，运用Flowmaster 软件，根据气氦热沉的结构进行建模仿真。
力,并且导出压力等参数的瞬时变化解。结论验证了Flowmaster瞬态计算功能
计算水锤的可行性,结合工程实例说明,增加给水控制阀、给水泵关闭时间能
有效控制水锤,改变给水泵、给水控制阀关闭触发信号间隔能缓解水力冲击,
以及管径等因素对水锤的影响,对于实际工程中的设计和系统优化具有一定指
导作用。
更多资料：/Home.html
16.Flowmaster在直升机燃油系统设计中的应用.pdf 直升机燃油系统用来贮存直升机飞行所需的燃油，在直升机所有飞行状态下 ，按发动机的要求向发动机连续供燃油。燃油系统还可以完成冷却机上其他 系统、平衡直升机重心等附加功能。FLowmaster将油箱作为一维部件进行稳
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冷却系统概述
Hose Hose
Hose Hose
冷却系统分类
发动机的冷却方式一般可分为 “水冷式”和“风冷式”
“水冷式”比“风冷式”冷却效果要好 车用发动机多采用“水冷式”冷却系统
冷却系统具体结构和功能
发动机是将热能转变为机械能的动力机械， 在燃烧时，瞬时温度可达2000度
发动机过热，机件的机械强度降低，正常的配 合间隙破坏，严重时会使发动机不能正常工作
✓热流量
✓热桥（将热量传给流 体）
✓固体棒 (纯导热) ✓质点（热容） ✓热辐射 ✓控件 (瞬态分析中控制 发动机放热量)
冷却水泵
2. Cooling Pump
• 输入额定设计点特性参数 • 对于非设计点，采用Affinity相似律进行计算 • 输入泵的特性曲线 • 对于瞬态工况，需要模拟泵体与马达的惯性 • 允许对泵实行不同类型的控制
发动机冷却系统元件
发动机冷却系统元件
发动机
1. Engine: Basic
• 模拟冷却水套的压降 • 模拟发动机的发热量 • 模拟发动机的质量与热容 • 模拟冷却水套的对流换热 • 模拟发动机金属结构的热传导 • 灵活的参数项
发动机是如何模拟的
• 由基本部件组成的复合 元件
• 参数项由基本部件的参 数组成
缸盖
缸盖
双模冷却模式的发动机暖机所需时 间比使用传统模式的发动机要短
水泵
主要功能部件
节温器
散热器
冷却系统功能部件
水泵
功能：使冷却液在发动机各个部位循环，带走发 动机产生的热量并流经散热器进行冷却
形式：多采用离心式，利用叶片的旋转产生压 头，将从中心部位吸入的冷却液由外缘 甩出，在发动机各个部位循环流动
散热器
Flowmaster在冷却系统设计中的仿真
冷却系统设计方法 • 经验，样机，试验 --- 反复试验的方法 • 计算机仿真与验证试验 --- Flowmaster 是顶级的仿真工具 采用Flowmaster开展冷却系统仿真的优势 • 概念设计阶段即可采用，不依赖于详细的CAD模型 • 能够快速考察不同的设计方案，试验无法及时完成此项工作 • 完全消除或者减少样机与试验 • 缩短研发周期，降低研发成本 • 更好的性能与可靠性
节温器
小环
以FIT冷却系统为例说明
大循环
功用：增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经过散 热器后，其温度可降低10～15℃，为了将散热器传出的 热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工 作。
结构：散热器又称为水箱，由上贮水室、散热器芯和 下贮水室等组成。
散热器芯由许多冷却水管和散热片组成，对于散热器 芯应该有尽可能大的散热面积，采用散热片是为了增加 散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样，常 用的有管片式和管带式两种。
离心式水泵
传动方式：多由曲轴通过皮带传 动，采用这种传动方 式的好处是在过载情 况下皮带会出现打滑 保护水泵不被烧坏
节温器内的石蜡在低于70度时呈固态，此时节温器关 闭，进行“小循环”；当温度到达石蜡的熔点70度时， 石蜡开始熔化为液态，体积膨胀，顶开节温器的阀体， 节温器开启，进行“大循环”
节温器的开闭控制冷却系统大循环和小循环的切换
冷却水泵
泵的参数与相似律
H ω Q Τ HR ωR QR τR H* =H/HR ω*=ω/ωR Q* =Q/QR τ*=τ/τR
= 扬程 = 转速 = 流量 = 转矩 = 额定扬程 = 额定转速 = 额定流量
= 额定转矩 = 无量纲扬程 = 无量纲转速 = 无量纲流量 = 无量纲转矩
冷却水泵
泵的压头与扭矩曲线
此处 : N 为转速 Q 为流量 H 为扬程
Pump Type
• 离心, Ns = 25 • 混流, Ns = 147 • 轴流, Ns = 261
膨胀水箱/储气罐
3. 膨胀水箱/储气罐
应对挑战： • 正确设计并保障一次成功 • 缩减元件数目与尺寸 • 从概念设计阶段开始使用分析工具，减少样机模型与试验 • 革新工艺与技术
一般发动机冷却系统构成
• 发动机 • 冷却水泵 • 散热器 • 膨胀水箱 • 节温器 • 暖风设备 • 管道 • 空气侧元件
冷却材料
• 冷却液 • 冷却空气 • 固体（发动机等）
冷却系统一维分析
冷却系统概述
冷却系统功能 良好设计的冷却系统可以保障动力装置及相关组件在理想的条件下运行
• 在所有运行状态下均不会过热 • 快速暖起 • 维持恒定温度或者严格的温度变化范围
需要具备的良好特征： • 长寿命与低的维护成本 • 低排放 • 良好的燃油效率与较低的运行费用
冷却系统概述
设计挑战： • 性能 • 汽车行业相关规范 • 封装 • 时间与市场 • 低成本
Flowmaster在冷却系统设计中的仿真
仿真分析的任务 • 稳态分析
检验系统压力、流量的分布 保证部件使用合理 评估设计方案
• 稳态传热分析
检验热效应 评估稳态工况点下冷却系统的性能 考察冷却系统稳态换热分析中的关键工况 部件选型及系统优化 • 瞬态传热分析 冷起运分析 停机分析 各种测试循环
发动机冷却系统元件
发动机过冷，会引起汽油雾化不良，油耗增 加，功率下降，磨损加剧
因此发动机必须通过冷却系统来保证控制发 动机在正常的温度范围内
1.散热器 2.水泵 3.水泵密封垫 4.过水道 5.导风罩 6.节温器壳体 7.节温器 8.节温器壳体密封垫 9.O型圈 10.节温器壳体密封垫 11.冷却风扇电机 12.冷却风扇电机 13.冷却风扇 14.冷却风扇
• Suter Head
对应于θ的不同工况
流量
转速
θ
工况
+ve
+ve
0 - π/2
正常工况
• Suter Torque
-ve
+ve
π/2 - π
正转反向流动
-ve
-ve
π -3π/2 反转反向流动(高 Ns)
+ve
-ve
3π/2 - 2π 反转正向流动 (低 Ns)
冷却水泵
建立泵的Suter曲线
比转数 NS
冷却系统工作过程
启动进行暖机时，节温器关闭，冷却 液不流经散热器，让发动机尽快达到 最佳工作温度，此时成为“小循环”
当循环冷却液达到约70度左右时，节 温器开启，被发动机加热的冷却液流 经散热器冷却后继续循环，此时成为 “大循环”
进行“小循环”时
传统模式（ACC） 双模冷却模式 （FIT）
水泵
缸体 水泵