基于star-ccm+的汽车水箱参数化模型分析及优化.pdf

基于STAR-CCM+的汽车水箱参数化模型 分析及优化 Parametric model analysis and optimization of Radiator by STAR-CCM+ 吴涛涛 宋妍玮 （法雷奥中国技术研发中心） 摘要：本文利用STAR-CCM+三维流体分析软件对某款参数化模型汽车水箱进行了压降模拟分析，重点分 析了水箱进水室的形状对压降的影响。根据参数化模型计算出的压降选出较优值，该方法对今后的水箱设 计优化提出参考。 关键词：水箱；压降；STAR-CCM+ ；优化 Abstract: A research on numerical simulation of pressure drop for parametric radiator was conducted by using software STAR-CCM+, the influence of inlet tank shape on pressure drop was analysed, the smaller pressure drop model was obtained. Some details were given for reducing the pressure drop, it can give the reference for the future design and optimization. Key words: radiator; pressure drop; STAR-CCM+; optimization 1 前言 汽车水箱又称散热器，水箱是汽车发动机冷却系统中最重要的部件之一，对发动机动 力性、经济性和可靠性有重大影响。所以，提高水箱的性能具有重要的意义。传统的水箱 系统设计主要依靠经验，试制后进行试验测试，难以得到流场的详细信息，不能为问题整 改提供依据，甚至需要反复试制和测试，增压开发成本和时间。而CFD 分析能够得到流场 的详细信息，不但可以验证设计的合理性，也可以为设计改进提供依据。CFD 分析同时能 够大大缩短开发时间及降低成本。 本文以某参数化汽车水箱为例，借助CFD 流体分析软件STAR-CCM+对汽车水箱参数 化模型进行压降分析，从而降低压力损失。 2 计算模型 2.1 理论基础 由于汽车水箱内冷却液的流速不高，可以视流场为三维、定常、不可压缩、粘性的湍流 运动，其控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程、湍流动能方程和湍流耗散率方 程。 2.2 参数化模型的建立 本文采用CATIA 进行水箱的参数化模型建立，以优化水箱进水室为目标，图1 为水箱 整体图，图2 为水箱进水室及其参数变化范围，本文以减压降为目的对进水室10 个参数进 行优化。 图1 水箱组装图 Inlet_tank parameter Parameter Reference design Range Values 1-Nozzle_position_Z 1.2 0 to 10.9 2-Nozzle_position_Y 33.75 28.4 to 40 3-Inside_nozzle_Radius 0 0 to 9 4-Height_01 20.8 8 to 26.1 5-Radius_01