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队列行驶下车辆发动机散热性能及燃油经济性研究
| 论文题名： | 队列行驶下车辆发动机散热性能及燃油经济性研究 |
| 关键词： | 汽车队列行驶;发动机;散热性能;燃油经济性 |
| 摘要： | 车辆队列行驶作为一种具有代表性的智能驾驶模式，可有效减小车辆的气动阻力，在减少燃料消耗及尾气排放方面具有巨大的潜力。但由于队列行驶时间距减小，后车进入前车尾流区，导致后车发动机舱内散热条件变得恶劣，若调整风扇转速以满足发动机散热需求，则后车因气动阻力降低而节省的油耗将受到影响。因此，在研究队列车辆燃油经济性时，考虑发动机散热性能是十分必要的。 本文以三辆轿车队列及轿车尾随半挂车队列为例，利用三维流场数值模拟与一维散热仿真相结合的方法，对多种队列行驶工况下车辆发动机散热性能及燃油经济性进行研究，为智能交通系统中队列行驶车辆燃料消耗和队列行驶参数的确定提供分析依据。主要研究内容如下： （1）对单一轿车的外流场进行数值模拟，模拟结果与风洞试验结果吻合良好，验证了数值模拟的可行性。利用数值模拟对单一轿车进行发动机舱内-外流场耦合计算，基于发动机舱内流场数值模拟结果，以及根据汽车功率平衡关系计算得的发动机散热量，对轿车发动机进行一维散热仿真，得到了轿车风扇消耗的功率，为研究队列车辆的燃油消耗情况打下基础并提供对比。 （2）以三辆轿车组成的队列为研究对象，对由3种车速、7种间距组合成的21种队列工况分别进行三维流场数值模拟和一维散热仿真，从气动阻力变化、压力及速度分布三个方面对队列行驶时轿车气动特性变化规律进行了分析，探究了气动阻力变化对发动机散热性能的影响；利用汽车行驶方程，推导得到基于气动阻力系数及风扇功率的车辆净燃油节省率公式，计算并分析了队列轿车的燃油经济性。结果表明，综合考虑减阻与散热后队列各轿车的净燃油节省率均低于仅考虑减阻时的燃油节省率，说明发动机散热对队列车辆的燃油消耗有一定影响；三车队列中各车的净燃油节省率随间距的增大而减小；车速对队列车辆燃油经济性的影响主要体现在小间距的情况。 （3）以一辆轿车尾随一辆半挂车为研究对象，利用数值模拟分析了10种间距下两车队列的气动特性；对轿车进行一维散热仿真得到了风扇消耗的功率，基于车辆净燃油节省率公式，分析了尾随轿车的燃油经济性。结果表明：轿车的净燃油节省率随车间距的增大而减小；发动机散热对尾随轿车的燃油消耗有一定影响，且间距越大影响越大。 |
| 作者： | 于梦婷 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 汪怡平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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