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基于 KULI 仿真分析的某车型冷却系统匹配计算

2020-05-23 01:07:11·  来源：汽车热管理之家  
　
昨天摘要：应用 KULI 软件建立冷却系统模型，对商用车冷却系统匹配计算过程和方法进行介绍。前言随着商用车技术发展，整车动力性、经济性要求的不断提升，排放标
摘要：应用 KULI 软件建立冷却系统模型，对商用车冷却系统匹配计算过程和方法进行介绍。

前言

随着商用车技术发展，整车动力性、经济性要求的不断提升，排放标准的不断升级，整车对发动机附件系统，尤其是冷却系统散热能力要求越来越高。另一方面，新一代商用车的紧凑性布置，预留给冷却系统的布置空间越来越少。因此，设计一套占用空间小、可靠、高效的冷却系统至关重要，本文将对商用车冷却系统的设计方法和过程进行介绍。

1 冷却系统设计指标

冷却系统主要功能是保证发动机在适宜的温度下工作，根据整车运行工况，确定冷却系统设计指标，见表 1。

表 1 冷却系统设计指标
 
2 发动机参数

表 1 中 2300rpm 是发动机额定转速下工况点，1400rpm 是最大扭矩工况点，通过热平衡数据可计算出发动机的散热量。

表 2 WP7.300 发动机热平衡数据
 
3 冷却系统建模

斯太尔工程技术中心开发的 KULI 软件是一款一维的整车热管理设计和仿真软件，可以对不同方案进行快速仿真，能有效的缩短冷却系统的开发、验证周期。

3.1 冷却系统的模型

根据整车布置建立系统模型，包括冷凝器、中冷器、散热器、风扇等，在本次仿真中冷凝器模型以带加热的格栅仿真，见图 1。

 a）3D 视图         b）冷却系统连接图
图 1 冷却系统的仿真模型

3.2 冷却系统模型参数确定

3.2.1 结构参数

冷却系统部件的结构参数包括外形尺寸，安装位置等，可直接从整车数模中量取，见表3。

表3冷却系统部件结构参数
 
3.2.2 性能参数

在 KULI 计算程序中，只要输入一组试验数据，根据相似方程，就可以计算出在不同工况下各部件的性能参数，因此仅需向发动机厂索取水泵、风扇在任意转速下的一组性能数据。WP7 发动机水泵性能参数见表 4，水泵速比 1.867。

表 4 水泵性能参数表（3700rpm）
 
表5风扇性能参数表
 
 
WP7 匹配Φ640mm 环形风扇，风扇速比为 1，风扇性能参数见表 5。

根据表 2 发动机热平衡数据，可求出发动机内部阻力参数，见表 6。

表 6 发动机内部阻力参数表
 
冷却系统开发中，散热器与中冷器芯子采用的冷却管、散热带一般都是标准规格，其性能数据相似，不同大小散热器的散热特性可根据相似方程模拟，表 7、表 8 为某配套公司提供的常用散热器规格试验数据。

表 7 散热器性能参数表
 
表8中冷器性能参数表
 
入口压降、内部压降以及出口压降需要通过试验或 3 维CFD 软件仿真获取，计算时可按 KULI 自带模型选取。

3.3 仿真分析

表 9 仿真分析结果

 
 基于 KULI 仿真分析的某车型冷却系统匹配计算
 
根据GB12542-2009汽车热平衡能力道路试验方法规定，极限使用工况为Ⅱ档油门全开状态，该冷却模块设计针对的是一个平台，各车型Ⅱ档车速不同，根据经验取额定工况点车速为 20km/h，最大扭矩工况点车速为 15km/h 进行仿真，结果见表 9。

从仿真结果看，除散热器水侧压降相对比较大以外，其余参数均满足设计要求，在满足整车布置前提下，适当加宽散热器宽度可减少冷却液压降。

4 小结

与传统手动计算相比，采用 KULI 软件对冷却系统进行匹配计算，可以节省大量的设计、计算时间，通过调整参数可对各种不同方案进行快速分析。当然，KULI 软件只是一维计算工具，在系统压降方面还需要结合三维 CFD 分析或试验来保证结果更准确。
 
 
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