李田田，趙蘭萍，王建新，朱志軍，張 俊，張 浩

（1.中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心，空氣動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，綿陽 621000； 2.上海地面交通工具風(fēng)洞中心，上海 201804；3.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 201804； 4.上汽大眾有限公司TEGG部，上海 201804）

前言

日益提高的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和節(jié)能減排使各大主機(jī)廠對(duì)整車氣動(dòng)減阻的研究越來越重視。由圖1和圖2所示同濟(jì)大學(xué)上海地面交通工具風(fēng)洞中心測試的10年部分車型風(fēng)阻系數(shù)CD發(fā)展趨勢可知，轎車和SUV的平均風(fēng)阻均下降了約15%。這些成果主要得益于造型初期空氣動(dòng)力學(xué)的介入，對(duì)整車外部流動(dòng)的優(yōu)化。

圖1 2009-2019年國內(nèi)轎車風(fēng)阻系數(shù)發(fā)展趨勢

圖2 2009-2019年國內(nèi)SUV風(fēng)阻系數(shù)發(fā)展趨勢

流過機(jī)艙的冷卻氣流主要是為發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)艙內(nèi)零部件提供冷卻。由冷卻氣流產(chǎn)生的冷卻阻力等于整車氣動(dòng)阻力減去格柵全封閉狀態(tài)的氣動(dòng)阻力［1］。有資料顯示，車輛的冷卻阻力占整車氣動(dòng)阻力可高達(dá)10%［2］。為保證車輛在極端環(huán)境下的正常行駛，冷卻模塊的設(shè)計(jì)往往是過量的，因此冷卻阻力有很大的優(yōu)化空間。

冷卻阻力主要由冷卻氣流經(jīng)過前端部件、冷卻模塊及機(jī)艙部件產(chǎn)生的能量損失和與外部氣流相互作用的干擾阻力組成。Williams等［3］給出了前端組件壓力恢復(fù)／損失的關(guān)系式，并提出由于散熱器前如格柵、防撞梁以及其它結(jié)構(gòu)的阻礙，使得流速不均勻，增大了散熱器的壓力損失，降低了進(jìn)氣效率，而與其它流動(dòng)阻力相比，機(jī)艙壓力損失較小。Kuthada等［1］對(duì)格柵打開與全封狀態(tài)的模型進(jìn)行仿真分析，通過對(duì)200個(gè)橫截面中部件所受氣動(dòng)力進(jìn)行積分發(fā)現(xiàn)，冷卻氣流經(jīng)過前端組件所產(chǎn)生的冷卻阻力占30%，而機(jī)艙部分僅占11%。Wittmeier等［4-5］通過對(duì)DrivAer模型的研究發(fā)現(xiàn)，不同的尾部造型，冷卻阻力不一樣，且輪腔上的冷卻氣流出口對(duì)冷卻阻力影響很大。Kubokura等［6］發(fā)現(xiàn)與表面速度均勻分布的散熱器相比，速度不均勻性可降低散熱性能10%，通過防撞梁后方的導(dǎo)流罩改善了散熱器表面的速度分布，在保證相同進(jìn)氣量的條件下散熱量增加了5%，整車阻力降低了2 counts。Zhang等［7］研究表明，通過密封格柵與散熱器之間的氣流通道，可改善散熱器表面的均勻性，減少進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)的氣流，因而降低冷卻阻力和整車風(fēng)阻。Christoffersen等［8］指出機(jī)艙內(nèi)部件以及機(jī)艙底護(hù)板會(huì)影響冷卻氣流在不同出口處的分布，從而導(dǎo)致底部流場的改變，因而影響整車風(fēng)阻。還有一些其他措施，如增加冷卻氣流進(jìn)口角度［9-10］，將冷卻氣流出口設(shè)置在低壓區(qū)域（如機(jī)艙蓋上）［2］，采用水滴或翼型形狀的進(jìn)氣格柵［11］等，都可實(shí)現(xiàn)冷卻阻力的降低。同濟(jì)大學(xué)上海地面交通工具風(fēng)洞中心冷卻氣流研究小組通過風(fēng)扇罩上的主動(dòng)格柵控制抽吸和沖壓效應(yīng)下的冷卻氣流流量［12］，以及采用NACA翼型防撞梁，減小對(duì)前端氣流的影響，從而實(shí)現(xiàn)冷卻阻力的優(yōu)化［13］。

一般來說，車體底部區(qū)域的護(hù)板可降低整車風(fēng)阻5～15 counts，車身高度每降低10 mm，可降低整車風(fēng)阻5 counts［14］。而用于降低整車風(fēng)阻的措施，對(duì)冷卻阻力也會(huì)有較大的影響。Jahani等［15］研究發(fā)現(xiàn)，增加反循環(huán)護(hù)板和氣壩會(huì)影響冷卻模塊后方的壓力分布，從而增大通過散熱器的冷卻氣流。Larson等［16-17］研究了底護(hù)板對(duì)冷卻阻力的影響，底護(hù)板最高可減小冷卻阻力11 counts，且底護(hù)板會(huì)影響冷卻氣流出口，進(jìn)而影響整車底部和尾部的流動(dòng)狀態(tài)，另外車身高度的變化會(huì)對(duì)冷卻阻力產(chǎn)生影響，但不影響冷卻氣流的流量，這是因?yàn)檐嚿砀叨戎饕绊懜蓴_阻力的變化。趙亞芳等［18］研究發(fā)現(xiàn)，氣壩安裝的前后位置和高度不僅對(duì)整車風(fēng)阻影響較大，對(duì)前端進(jìn)氣量也有影響，但高度的影響更為顯著，總體而言，整車安裝氣壩后，其導(dǎo)流作用會(huì)減少流過車輛底部氣流，而增加冷卻模塊的氣流。

然而在實(shí)際開發(fā)過程中，對(duì)整車風(fēng)阻，尤其是冷卻阻力的優(yōu)化必須要考慮其對(duì)冷卻模塊和機(jī)艙散熱的影響，否則極易出現(xiàn)如為氣動(dòng)減阻設(shè)計(jì)的底部護(hù)板導(dǎo)致整車熱平衡不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。從空氣動(dòng)力學(xué)角度來說，降低冷卻阻力就是要降低冷卻氣流在流動(dòng)中的能量損失以及在出口處對(duì)外流場的干擾；從整車熱管理的角度來說，降低冷卻阻力就是要使用盡可能少的冷卻氣流來滿足冷卻模塊和機(jī)艙內(nèi)部散熱需求。因此，本文中從氣動(dòng)與熱兩個(gè)方面，對(duì)某SUV車型的前端進(jìn)氣和機(jī)艙內(nèi)某些部件的散熱問題進(jìn)行了優(yōu)化。

1 研究方法

本文中通過數(shù)值仿真，對(duì)試驗(yàn)車輛的原始流場狀態(tài)進(jìn)行分析，尋找可減小冷卻阻力的措施，并通過風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證其對(duì)整車風(fēng)阻、冷卻模塊散熱和機(jī)艙內(nèi)熱環(huán)境的影響。最后，對(duì)機(jī)艙內(nèi)方向機(jī)和變速器懸置的散熱問題通過氣流引導(dǎo)、熱氣流疏導(dǎo)和增加冷卻氣流來源來解決。具體研究內(nèi)容如下：

（1）從減小冷卻氣流經(jīng)過前端部件的能量損失和提高散熱器性能的角度，對(duì)前端氣流進(jìn)行優(yōu)化和驗(yàn)證；

（2）通過氣流引導(dǎo)，增加方向機(jī)周圍流場流動(dòng)，改善方向機(jī)所處的熱環(huán)境；

（3）增加氣流偏轉(zhuǎn)裝置，防止過熱氣流對(duì)變速器懸置的溫升，并引入新的冷卻氣流，提高其散熱能力。

1.1 數(shù)值仿真模型與計(jì)算方法

仿真模型與網(wǎng)格如圖3所示。計(jì)算域尺寸：28 m×8 m×6 m，入口距車頭8 m，出口距車尾15 m，輪眉離地高度為前806 mm、后820 mm。采用STARCCM＋生成切割體體網(wǎng)格，壁面添加邊界層網(wǎng)格，對(duì)機(jī)艙及底盤、車身鄰近區(qū)域和車身外圍區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，總網(wǎng)格數(shù)為1 890萬。

圖3 數(shù)值仿真模型與網(wǎng)格

冷卻模塊中的冷凝器、中冷器和散熱器采用多孔介質(zhì)來處理。根據(jù)風(fēng)室中測得的速度與壓降關(guān)系，得到3者的黏性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)，如表1所示。

表1 多孔介質(zhì)模型參數(shù)

采用速度入口和壓力出口邊界條件，地面為滑移壁面，其它計(jì)算域外邊界為對(duì)稱壁面，車體表面為固定壁面。湍流模型采用可實(shí)現(xiàn)性k-ε模型。仿真分析來流速度為100 km／h，輪胎靜止，風(fēng)扇靜止。

1.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

采用移動(dòng)式葉輪風(fēng)速測量裝置，如圖4所示，在同濟(jì)大學(xué)氣動(dòng)與聲學(xué)風(fēng)洞（AAWT）和熱環(huán)境風(fēng)洞（CWT）試驗(yàn)中均進(jìn)行了散熱器表面氣流速度的測量。相比傳統(tǒng)的測量方式，其對(duì)散熱器遮擋小，且可進(jìn)行密集點(diǎn)位測量，所得數(shù)據(jù)更為詳實(shí)。

圖4 移動(dòng)式葉輪測量裝置

引入與散熱器性能相關(guān)參數(shù)——表面速度不均勻性γ，其定義如下：

式中uf和af分別為區(qū)域f的氣流速度和面積。

對(duì)散熱器迎風(fēng)面不同高度9個(gè)位置共90個(gè)點(diǎn)的速度值進(jìn)行了測量，測點(diǎn)位置如圖5所示。通過面積積分可得冷卻氣流進(jìn)氣量QV（m3·s-1），按式（1）可得散熱器表面的速度不均勻性γ。受機(jī)械結(jié)構(gòu)和安裝空間的影響，位置1和2有所重疊，位置9無法位于散熱器最底部。

圖5 葉輪測點(diǎn)位置示意圖

整車在低速和高速下的冷卻氣流主要來源不同，因此，在CWT環(huán)境溫度為30℃時(shí)，進(jìn)行了低速40 km／h、冷卻風(fēng)扇40%PWM調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)鼓加載12%坡度和高速100 km／h、風(fēng)扇自由、轉(zhuǎn)鼓加載6%坡度的熱平衡試驗(yàn)。

AAWT測試條件為風(fēng)速與中央移動(dòng)帶100 km／h，輪胎靜止。為更好地驗(yàn)證仿真結(jié)果，在發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板內(nèi)外中軸線上布置了4個(gè)表面壓力測點(diǎn)，其中測點(diǎn)1位于護(hù)板內(nèi)側(cè)前端，靠近冷卻模塊，測點(diǎn)2位于護(hù)板內(nèi)側(cè)后端，靠近冷卻氣流中央通道出口，測點(diǎn)3和4分別位于護(hù)板外側(cè)與1和2相對(duì)的位置。

仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如表2和圖6所示。由表2可知，CD的仿真值偏小3.4%，QV較為接近，γ稍微偏大。由圖6可知，測點(diǎn)3和4的仿真值與試驗(yàn)值相差不大，但測點(diǎn)1和2的明顯偏小。這說明對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)艙內(nèi)部流動(dòng)，數(shù)值仿真誤差較大。但總體而言，本文所用的數(shù)值模擬方法及結(jié)果是可信的。

表2 仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板測點(diǎn)壓力系數(shù)C p對(duì)比圖

2 結(jié)果與分析

2.1 原車狀態(tài)流場分析

原始狀態(tài)下Y＝0.18 m截面流線圖壓力云圖和速度云圖如圖7所示。由圖可見：原車的冷卻氣流主要由下格柵進(jìn)入，經(jīng)防撞梁后往上翻轉(zhuǎn)，在冷凝器中上部，氣流方向幾乎與其表面平行，不利于冷卻模塊的散熱；另外，氣流在前端部件的腔體中出現(xiàn)流動(dòng)分離，產(chǎn)生了能量損失；在機(jī)艙后部，氣流在撞擊防火墻后向下從發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板后方出口流出。

圖8為散熱器表面法向速度云圖。由圖可見，散熱器表面的速度分布受風(fēng)扇罩的影響很大，風(fēng)扇葉片區(qū)域速度大，其他區(qū)域均較低，且散熱器上部區(qū)域的速度明顯低于下部。

圖7 原始狀態(tài)下Y＝0.18 m截面流線圖壓力云圖和速度云圖

圖8 散熱器表面法向速度分布

王貝［19］在對(duì)本車散熱器的研究中指出，散熱器內(nèi)中間扁管的冷卻水流量最低，下部的最高，在均勻性相同的情況下，若散熱器表面氣流速度與內(nèi)部冷卻水流速分布匹配度越高，則散熱器的散熱性能越好。因此，從提升換熱器散熱性能的角度，可采取措施來增加散熱器上下部分的氣流速度。

2.2 前端氣流優(yōu)化

基于改變冷卻氣流方向、減小氣流的能量損失和改變散熱器表面冷卻氣流速度分布，提出了5種前端氣流優(yōu)化方案，具體方案如下：

（1）方案1，防撞梁與冷凝器間增加橫隔板1；

（2）方案2，在方案1基礎(chǔ)上增加下格柵與防撞梁間的橫隔板2；

（3）方案3，在方案2基礎(chǔ)上增加上格柵與防撞梁間增加豎隔板3；

（4）方案4，僅保留豎隔板3；

（5）方案5，方案1與方案4的組合。

圖9 各方案下Y＝0.18 m截面流線圖壓力云圖和速度云圖

各方案下Y＝0.18 m截面流線圖壓力云圖（左圖）和速度云圖（右圖）如圖9所示。由圖可見，方案1中橫隔板1可改善冷卻氣流方向，方案2中橫隔板1減小了下格柵進(jìn)入氣流的能量損失，方案3中豎隔板3減小了上格柵進(jìn)入氣流的能量損失，方案4與方案5為其它組合方案。各方案下散熱器表面X方向速度云圖如圖10所示。由圖可見，橫隔板1和豎隔板3均可增加散熱器上下部分冷卻氣流速度，橫隔板2影響不大。

圖10 各方案下散熱器表面X方向速度云圖

實(shí)車上隔板如圖11所示，數(shù)值仿真和試驗(yàn)測試的氣動(dòng)阻力如圖12所示。可以看到仿真結(jié)果均比試驗(yàn)值低，仿真顯示方案3能降低風(fēng)阻最多達(dá)6 counts，試驗(yàn)顯示方案5能降低風(fēng)阻最多為5 counts?？傊?，在前端增加隔板，可通過降低冷卻阻力來降低整車風(fēng)阻。

圖11 實(shí)車上各隔板位置圖

圖12 各方案對(duì)氣動(dòng)阻力的影響

各方案對(duì)散熱器進(jìn)氣量和不均勻性的影響如圖13和圖14所示。由圖可見：各方案下散熱器的進(jìn)氣量比原始狀態(tài)均有所增加，仿真顯示方案3進(jìn)氣量最大，增加了9%；AAWT試驗(yàn)顯示方案3和5進(jìn)氣量最大，增加了15%；CWT未進(jìn)行方案5試驗(yàn)，結(jié)果顯示方案4進(jìn)氣量最大，也增加了15%。數(shù)值模擬的進(jìn)氣量與AAWT實(shí)際測量值較為接近，但CWT測量值較小，這可能是因?yàn)镃WT試驗(yàn)為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)車熱態(tài)。

圖13 各方案對(duì)散熱器進(jìn)氣量的影響

圖14 各方案對(duì)不均勻性的影響

從不均勻性來看，仿真結(jié)果要比試驗(yàn)值大，但變化趨勢是一致的，方案4的不均勻性最小。

表3和表4分別為低速和高速時(shí)在CWT試驗(yàn)的部分測點(diǎn)結(jié)果。其中，ECU位于機(jī)艙左側(cè)上方，ABS位于機(jī)艙右側(cè)上方。由表可知，低速和高速工況下，增加隔板均能使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫降低，且可降低機(jī)艙左側(cè)區(qū)域的溫度。這是因?yàn)楦舭逶黾恿私?jīng)過冷卻模塊的氣流流量，同時(shí)改善了散熱器表面的速度分布，提高了散熱性能，經(jīng)散熱器后的氣流溫度降低了。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，機(jī)艙左側(cè)氣流通道溫度一直高于右側(cè)，且相比高速狀態(tài)，低速時(shí)機(jī)艙內(nèi)溫度要高很多。綜合來看，40 km／h時(shí)，方案4效果最好，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度均降低了6℃左右，機(jī)艙左側(cè)通道及ECU表面溫度降低了6℃，機(jī)艙右側(cè)幾乎沒變；100 km／h時(shí)，方案3效果最好，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度降低了9℃左右，機(jī)艙左側(cè)通道溫度降低了10℃，ECU表面降低了5℃，機(jī)艙右側(cè)溫度略微上升。通過增加隔板，可以改善機(jī)艙內(nèi)部熱環(huán)境。對(duì)整車而言，增加隔板后，在滿足冷卻需求的條件下，可封堵部分格柵，進(jìn)一步減小整車風(fēng)阻。

表3 各方案CWT試驗(yàn)部分測點(diǎn)結(jié)果（40 km／h，40%PWM）

表4 各方案CWT試驗(yàn)部分測點(diǎn)結(jié)果（100 km／h，0%PWM）

2.3 方向機(jī)周圍流場優(yōu)化

方向機(jī)及其后方擋板的位置如圖15所示。由圖15（a）可以看到，方向機(jī)位于副車架上，周圍遮擋較多，且上方是高溫的三元催化裝置，方向機(jī)所處熱環(huán)境非常不利，為加強(qiáng)方向機(jī)周圍的流動(dòng)，可通過加裝方向機(jī)后擋板將氣流引導(dǎo)至所需位置。圖16為加裝擋板后Y＝-0.08 m和Z＝-0.064 m截面流線圖壓力云圖。仿真結(jié)果顯示，擋板可有效地將沿防火墻下來的氣流導(dǎo)入到方向機(jī)周圍。

圖15 方向機(jī)及其后方擋板

圖16 加裝擋板后Y＝-0.08 m和Z＝-0.064 m截面流線圖壓力云圖

方向機(jī)后擋板的驗(yàn)證試驗(yàn)是在方案3狀態(tài)下進(jìn)行的。表5為低速和高速時(shí)的CWT測試結(jié)果。由表可知，低速和高速工況下，方向機(jī)后擋板均可使方向機(jī)上方氣流溫度降低11℃，且對(duì)冷卻模塊散熱及機(jī)艙熱環(huán)境無影響。有無方向機(jī)后擋板AAWT風(fēng)阻系數(shù)測試結(jié)果均為0.351，其對(duì)整車風(fēng)阻無影響。這說明方向機(jī)后擋板通過對(duì)機(jī)艙內(nèi)氣流的引導(dǎo)，可顯著改善方向機(jī)的熱環(huán)境，且對(duì)冷卻氣流無影響。

2.4 變速器懸置散熱優(yōu)化

左側(cè)變速器懸置為三明治結(jié)構(gòu)，起減振緩沖作用的內(nèi)部橡膠件為核心。相關(guān)資料顯示，若溫度上升10℃，橡膠件的使用壽命會(huì)減半，因而機(jī)艙內(nèi)橡膠件的熱防護(hù)相當(dāng)重要。

由表3和表4可知，受主風(fēng)扇排出的高溫氣體影響，左側(cè)通道氣流溫度在低速工況下高達(dá)109℃，高速下也接近100℃，左側(cè)通道周圍的零部件均會(huì)受到影響，而左側(cè)變速器懸置正好位于此處，且受蓄電池座遮擋。

表5 有無方向機(jī)后擋板CWT試驗(yàn)部分測點(diǎn)結(jié)果

為將熱氣流導(dǎo)走，在風(fēng)扇后方加裝了45°葉片的導(dǎo)風(fēng)罩。圖17導(dǎo)風(fēng)罩葉片朝下及兩側(cè)的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，經(jīng)過導(dǎo)風(fēng)罩后的氣流方向明顯發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

圖17 風(fēng)扇后導(dǎo)風(fēng)罩與截面上的速度矢量圖

圖18為實(shí)車上的導(dǎo)風(fēng)罩及安裝位置圖。由于副風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)間隙過小，因而只在主風(fēng)扇后方加裝了導(dǎo)風(fēng)罩。在CWT中對(duì)導(dǎo)風(fēng)罩向下和向右（副風(fēng)扇側(cè)）的狀態(tài)進(jìn)行了試驗(yàn)。各方案如下：

（1）方案L1，車速40 km／h，風(fēng)扇40%PWM，向下偏轉(zhuǎn)；

（2）方案L2，車速40 km／h，風(fēng)扇40%PWM，向右偏轉(zhuǎn)；

（3）方案H1，車速100 km／h，風(fēng)扇自由，向下偏轉(zhuǎn)；

（4）方案H2，車速100 km／h，風(fēng)扇自由，向右偏轉(zhuǎn)。

表6為部分測點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果。由表可知：導(dǎo)風(fēng)罩向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，變速器懸置橡膠件的溫度在低速工況下降了28℃，高速工況下降了13℃；向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，低速工況下降了34℃，高速工況下降了26℃，機(jī)艙左側(cè)區(qū)域溫度均明顯降低，說明對(duì)熱氣流進(jìn)行疏導(dǎo)可改善機(jī)艙局部熱環(huán)境。向右偏轉(zhuǎn)時(shí)效果最好，但此時(shí)機(jī)艙右側(cè)通道溫度有所上升，而向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)艙右側(cè)區(qū)域溫度有所改善，方向機(jī)溫度也降低了，且對(duì)冷卻氣流的影響也不大。綜合來看，對(duì)風(fēng)扇后的熱氣流向機(jī)艙底部疏導(dǎo)最為合適。

觀察發(fā)現(xiàn)，外部氣流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口后端開口可直接進(jìn)入機(jī)艙。原始及加裝進(jìn)氣口后方導(dǎo)流后Z＝0.6 m截面的仿真速度云圖如圖19所示。由圖可見，通過擾流裝置可將外部冷氣流偏轉(zhuǎn)到機(jī)艙左側(cè)。

圖19 原始與加裝進(jìn)氣口后方導(dǎo)流后Z＝0.6 m截面的速度云圖

由于試驗(yàn)時(shí)間的緣故，本方案的驗(yàn)證在與試驗(yàn)車同平臺(tái)的另一在研車型上進(jìn)行。圖20為進(jìn)氣口后方導(dǎo)流裝置實(shí)物圖及變速器懸置上溫度測點(diǎn)的位置圖。圖21為3個(gè)測點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線。由圖可見，加裝進(jìn)氣口后方導(dǎo)流裝置后G2002和G2004兩個(gè)測點(diǎn)的溫度比原車狀態(tài)低了4℃，G2005測點(diǎn)也低了1℃。說明從進(jìn)氣口來的冷空氣有部分被成功導(dǎo)流到變速器懸置附近，提高了其散熱能力。

圖20 進(jìn)氣口后方導(dǎo)流裝置與3個(gè)溫度測點(diǎn)位置

圖21 3個(gè)測點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線

3 結(jié)論

通過本文中的研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)值仿真分析可為機(jī)艙冷卻氣流優(yōu)化提供方向，對(duì)于機(jī)艙內(nèi)部散熱問題可通過氣流引導(dǎo)、熱氣流疏導(dǎo)或增加冷卻氣流來源來解決，具體如下。

（1）在前端結(jié)構(gòu)中增加隔板，可改變冷卻氣流流向，減小氣流的能量損失，改善散熱器表面的速度分布，增大冷卻氣流流量并提高散熱器的性能。

（2）對(duì)于機(jī)艙內(nèi)部散熱問題可通過如方向機(jī)后擋板引導(dǎo)氣流至所需位置，增強(qiáng)局部流動(dòng)，提高其散熱能力。

（3）冷卻風(fēng)扇排出的高溫氣流，對(duì)某些部件是有害的。對(duì)如變速器懸置橡膠件的過熱問題可通過風(fēng)扇后導(dǎo)風(fēng)罩對(duì)熱氣流進(jìn)行疏導(dǎo)，改善其所處的熱環(huán)境。

（4）機(jī)艙內(nèi)部氣流幾乎都是從前端經(jīng)冷卻模塊進(jìn)入的，溫度較高。若能從其它途徑如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口引入外部冷空氣至所需位置，則可加強(qiáng)局部冷卻效果。