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发动机冷却系统匹配设计与性能优化
| 论文题名： | 发动机冷却系统匹配设计与性能优化 |
| 关键词： | 汽车发动机;冷却系统;参数匹配;散热器;性能优化 |
| 摘要： | 冷却系统作为发动机重要的子系统，对于发动机性能的提升有着极其关键的作用。近年来，随着车用发动机不断向大功率方向发展以及涡轮增压等新技术的应用，冷却系统的热负荷越来越高，这就对其设计开发提出了更为严格的要求。针对传统冷却系统设计开发成本高、周期长的问题，本文以某商用车发动机冷却系统为研究对象，利用数值仿真方法对发动机冷却系统匹配设计与性能优化展开研究。 针对本文研究车型发动机相关参数，依据冷却系统匹配设计原则，对散热器、冷却风扇和水泵进行选型，初步得到四种匹配方案；运用发动机冷却系统校核计算评估方法，对最大转矩工况下各匹配方案的散热器散热量及液气温差进行校核，最终得到冷却性能最佳的匹配方案。 为进一步验证该冷却系统匹配方案的冷却性能，利用一维热管理仿真软件KULI与三维仿真软件ANSYS CFX，建立了发动机冷却系统一维、一维/三维联合仿真模型，对三种工况（爬坡、高速和怠速）下冷却系统的热平衡状态进行数值模拟，结果表明该冷却系统匹配方案的发动机出水温度小于许可温度，满足设计需求；将仿真结果与机舱热管理试验进行对比分析，结果发现联合仿真比一维仿真更具可靠性。 针对爬坡工况时发动机出水温度略高的问题，对冷却模块各部件间相对位置进行优化。在拉丁超立方设计基础上，构建高精度的近似模型，用来描述发动机出水温度与各部件位置参数之间的函数关系，并借助交叉验证法检验该近似模型精度。以发动机出水温度最小为优化目标，采用连续二次规划算法求解近似模型并不断迭代寻优，得到最佳相对位置。结果表明优化后的发动机出水温度降低了约4℃，有效改善了冷却系统性能。 本文对发动机冷却系统进行匹配设计与性能优化的研究方法，可为同类车型发动机冷却系统设计开发提供指导。 |
| 作者： | 朱彩帆 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱茂桃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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