某車型中冷器內流場分析

舒勇，范廣龍，沈阿榮

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

某車型中冷器內流場分析

舒勇，范廣龍，沈阿榮

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

本文運用STAR-CCM+軟件對某車型中冷器內流場進行了分析，以驗證其中冷器阻力是否滿足要求，為各類變型車及新車型開發提供理論依據與參考。

中冷器；內流場；分析

CLC NO.: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-34-03

前言

重卡發動機廣泛采用廢氣渦輪增壓器來提高進氣空氣流量，以提升發動機的升功率，從而改善燃油經濟性。增壓后的空氣由于溫度較高不適宜直接進入燃燒室，因此帶廢氣渦輪增壓的車型都會配備中冷器以對增壓后的空氣進行冷卻。但是中冷器會增加空氣阻力，使增壓空氣的壓力下降，導致增壓效果減小，發動機響應變慢。本文運用STAR-CCM+軟件對某車型中冷器內流場進行了分析，以驗證其中冷器阻力是否滿足要求，為各類變型車及新車型開發提供理論依據與參考。

1、分析數據

該車型中冷器幾何參數見表1。發動機典型工況下要求的中冷器性能參數見表2。

表1 中冷器幾何參數

表2 中冷器性能參數

2、模型處理

根據分析內容，對中冷器進行必要的簡化，去除與中冷器內流場無關的支架、螺栓等，中冷器模型如圖1所示，經過簡化后的中冷器內流場分析模型如圖2所示。

中冷器的前處理全部在ANSA軟件中進行，幾何清理后將對其進行面網格劃分，考慮到精度以及計算的效率，網格大小設置為5mm，劃分網格后的中冷器模型如圖3所示，網格全部為三角形網格，類型為MAP+BEST組合，曲率半徑大于100的面采用MAP類型網格，有比較好的貼體表現，其他的采用BEST網格，可以有效減少網格數量，網格質量也比較好，劃分網格后的面網格總數為413942。

根據ANSA生成的面網格，在STAR CCM+軟件中采用多面體網格劃分技術進行體網格的劃分，并且設定3層邊界層，為了更好地使計算收斂，在進出口都將設置0.4m的伸出端，最終體網格數量為1178864，體網格模型如圖4所示、局部細節部分如圖5所示。

3、計算方法及邊界條件設定

該中冷器計算模型，如圖6所示：整個中冷器氣室由3個部分組成，分別為①：進氣室；②：橫排管；③：出氣室。

3.1 計算模型

本次分析選擇穩態(Steady)、離散型（Segregated Flow）湍流（Turbulent）計算模型，湍流模型選取Realizable K-Epsilon模型，具體完整模型選取如圖7所示。

3.2 邊界條件

中冷器進口邊界設置為流量進口（Mass Flow Inlet），分為最大扭矩點和最大功率點兩個工況不同流量，出口為壓力出口（Pressure Outlet），壁面采用無滑移邊界條件，如圖8所示。

4、分析內容

通過計算得到最大功率工況下中冷器內部的壓力分布云圖，如圖9所示，最大扭矩點工況下中冷器內部的壓力分布云圖如10所示。

從中冷器內部壓力分布云圖可以看出，進氣室壓力較大，出氣室壓力較小，壓力最大處位于進氣室入口處，其中進氣室、橫排管、出氣室的壓降分別如表3所示。

表3 中冷器各段的壓降

內部流動情況可以根據流線得知，圖11為最大功率工況下的速度流線圖，圖12為最大扭矩點工況下的速度流線圖。

由速度流線圖可以看出，兩個工況在進氣室，流場較平順勻緩，經過橫排管到了出氣室后，流場在整個出口管道比較紊亂，壓力損失較大，所以兩個工況下，出氣室的壓降均遠大于進氣室壓降。

根據上述分析可知，中冷器在最大功率點及最大扭矩點工況下，中冷器氣室的整個壓降均未超過最大允許氣阻12kPa，符合整個設計要求。

5、結束語

在設計初期采用計算機分析軟件進行虛擬實驗驗證，可有效節省企業實驗成本。本文運用STAR-CCM+軟件對某車型中冷器內流場進行了分析，為各類變型車設計及新車型開發提供了理論依據和設計參考。

[1]余志生.汽車理論[第4版].北京：機械工業出版社，2006.5.

[2]王望予.汽車設計[第4版].北京：機械工業出版社，2004.8.

[3]林建忠.流體力學.北京：清華大學出版社,2005.

[4]吳望一.流體力學.北京：北京大學出版社,2005.

Internal flow field analysis of intercooler

Shu Yong, Fan Guanglong, Shen Arong
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200）

In this thesis,we make an Internal flow field analysis of intercooler by using STAR-CCM+ software,to verify the resistance of intercooler if meets the requirements.And to provide a theoretical basis for the development of all kinds of variants and new models reference.

Intercooler; Internal flow field; Analysis

U464

A

1671-7988(2015)04-34-03

舒勇，就職于陜西重型汽車有限公司。