车辆稳态与瞬态热性能分析

Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ａ ｎ ｉ ｆ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｒ ｌ ｒ ｉ ｓ ｋ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｙ ｇ ｉ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ａ ｌ Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ —
式 中， Ｐ为 密度 ； 为时 间 ； ／ ／ ／ ， ， ｗ分别 为 ， Ｙ ， ｚ 方 向
上 的速 度分 量 。
（ ２ ） 动量方 程 （ Ｎ ａ ｖ ｉ ｅ ｒ — Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ方 程 ） 采 用 不 可
热 性 能数 值 仿 真 主 要 有 稳 态 分 析 和 瞬 态 分 析 两
何 达到 良好 的散 热 效 果 ， 已经 成 为 目前 整 车 热 管
理 研究 的 主要 问题 。整 车 热 管 理 的研 究 手 段包 括
＋
Ｏ ｙ
＋
Ｏ ｚ
（ １ ）
数 值仿 真分 析 和整 车热 试 验 ， 在 车 辆 开发 前 期 ， 较
好 地应 用仿 真 手段 来 评 估 整 车 热 性 能 ， 可 以 降低 项 目后 期 进 行 多种 对 比试 验 的成 本 。 目前 ， 整 车
瞬 态计 算 建 立 可 能 存 在 热 风 险 的零 件 和 热 源 模
型， 运用 Ｒ ａ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ软件 ， 计 算该 零件 在爬 坡和 熄火 工 况 的温度 变化趋 势 ， 并提 出改 进方 案进 行验证 。
车辆 稳 态 与 瞬 态 热 性 能 分 析
周 凡 华 严 鹏 （ 泛亚 汽车技术中心有限公司 ， 上海 ２ ０ １ ２ ０ １ ）
【 摘要】 整车 热管理分析研究在整车项目 开发流程中 起着重要的 作用， 应用数值分析手段可以在项目
开发前期 发现热风险 ， 尽 早提 出解 决方 案 ， 减 少后 续试 验开 发及 改进 的成 本 。文 章采 用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 和 Ｒ ａ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ软 件， 通过稳态计算方法对 整车热性能进行分析 ， 对存 在的热风险 问题进行 瞬态计算 ， 并提 出改进方法 。
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】 Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌ ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｌ ａ ｙ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ．
＋ ｏ （ ｐ ｗ Ｔ ）
—
本 文稳 态计 算 通 过 建 立 整 车 数 学 模 型 ， 运 用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件 ， 计 算 车辆 在 稳 速 爬 坡 工 况 的温 度 场 ；
式 中， Ｓ ， Ｓ ， Ｓ 是 动量 方程 的广 义源项 。
（ ３ ） 能量 方程 ：
。
＝
变 化情 况
击 （ ） ＋ 专 （ 考 ） ＋ 杀 （ 詈 ） 一 罢 ＋ ｓ ｃ ２
Ｏ ｔ 。
＋
ｉ
Ｏ ｘ
＋
＋ （
Ｏ ｚ
１ 数 值 计 算 方 法
１ ． １ 稳 态计 算 方法
。 Ｏ ｙ ’
＝
（ ） ＋ 专 （ 考 ） ＋ 啬 （ ） 一 考 ＋ Ｓ ｃ ３
种 。稳 态 分析用 来 评估 在 单 一 工况 下 的整 车 热性 能， 瞬态 分 析 则 可 以评 估 受 热 零 件 的 温 度 随 工 况
压 的粘 性 为常数 的 流体 ， 即：
＋
（ 些 ） ＋ 旦
Ｏ ｘ 。 Ｏ ｙ
＋ （ ）
’ Ｏ ｚ
Ｏ ｔ
ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｓ ｔ ．Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｒａ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｍａ ｒ ｌ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ．Ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ａ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉｘ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｒ ｌ ｒ ｉ ｓ ｋ ．
【 关键词】 热管理
汽车
稳态
瞬态
仿真
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ ４５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ３
建 立数 学 模 型 ， 然后采用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件 ， 求 解连 续性
０ 引 言
汽 车发 展 趋 势 越 来 越 要 求 轻 量 化 和 小 型 化 ，
方程、 动量方程 、 能量方程 ， 得 到 在 该 工 况 下 整 车 各个 零 件温 度场 分 布情 况 ， 达 到评 估 Fra bibliotek 车 热性 能
的 目的。湍 流模 型采 用标 准 的 一 模型。 （ １ ） 连续 性方 程 ：
＋
Ｏ ｔ Ｏ ｘ
也 使得 发 动机舱 的空 间越 来 越 小 。 紧凑 的 前舱 如
＋
ｉ
Ｏ ｘ
＋ ｉ ） ＋ （ ！
。 Ｏ ｙ 。 Ｏ ｚ
整 车热 分 析 稳 态 计 算 首 先 确 定 了计 算 工 况 ，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ２— ０ ８
Ｏ ｔ
。
上海汽车
２ ０ １ ３ ． ０ ５
＝
去 （ ） ＋ 专 （ ） ＋ 告 （ ） 一 害 ＋ ｓ ｃ ４