第1期（总第234期） 2018年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
侧置式重型柴油机中冷器和散热器
布置形式对冷性能的影响
赵慧，魏名山，宋盼盼”
No (Serial No 234 )
Feb 2018
(1北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；2清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084）
摘要：以侧置式重型柴油发动机舱内的冷却模块(中冷器和散热器)为研究对象，建立了发动机舱及冷却模块的内部三维流动与传热的数值仿真模型。过舱内冷却空气流动与冷却模块的传热耦合仿真分析，研究了中冷器和散热器在前后布置与上下布置两种形式下的散热性能。结果表明；与中冷器和散热器的前后布置形式相比，采用上下布置形式时，散热器冷却液出口温度基本不变，中冷器热侧出口温度降低了24%。中冷器和散热器上下布置形式有利于进一步降低发动机热负荷，减小发动机冷却模块尺寸，节约材料，优化发动机舱空间布局。
关键词：发动机舱；数值模拟；中冷器；散热器；散热 DOI:10 3969/j issn1001-22222018 01014
中图分类号：TK4242：
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)01-0078-05
随着现代内燃机技术的发展，发动机功率密度
更高、空间布置更加紧漆，热负荷增加，发动机冷却面临着重大的挑战。冷却系统保证了发动机舱内部各部件的正常工作温度，避免气缸壁被过热气体损坏。如果冷却系统的散热效果差，发动机过热，将会出现充气效率下降、燃烧不正常、润滑油性能变差和供油系统易产生气阻等现象，使发动机的动力性、燃油经济性和可靠性变差，局部温度过高还会导致橡胶条或电线软化，甚至引起自燃。随着涡轮增压技术逐渐普及，降低增压后高温进气温度的中冷器成为发动机的重要部分，保证中冷器的有效散热对保证发动机正常工作很有必要。
汽车发动机舱热管理技术应运而生。热管理就是通过研究舱内复杂的气流流动和传热过程，使发动机舱内的各个零件在不同工况下能正常运行，通过改进局部结构来提高各部件的性能，降低成本。发动机舱热管理涉及造型、总布置、工艺、电器等多方面，是一个复杂的过程，主要研究内容包括发动机抢内流阻力的研究、发动机舱散热特性的研究和发动机冷却系统循环研究[2]。
由于发动机舱结构的复杂性，通过样机试验分析各子系统之间的相互影响要付出很大的代价。利用CFD数值计算具有计算成本低、设计周期短、可
收稿日期：2017-05-22；修回日期：2017-07-19
预先研究、无条件限制、信息丰富、可以直观形象快速地评价各项性能参数等优点。CFD技术实现了对冷却水和动力舱空气流场的定量研究和分析，可以对不同方案进行模拟分析。V.A.Romanov等[3] 通过数学建模对冷却液进入冷却水套的不同进口位置进行了对比.得到了快速降低水套表面温度的布置方式；叶双平针对某经济型轿车模拟了爬坡和高速两种典型工况下发动机舱内的内外流场、温度场分布，为机舱布置、散热情况提供了有效的参考依据并提出了优化散热性能的方法。
本研究建立了侧置式重型发动机舱及内部冷却模块的流动与传热耦合仿真模型，通过对散热器和中冷器的温度场和舱内冷却空气流场的数值模拟计算分析了中冷器和散热器的布置形式对冷却性能的影响。
1建立模型 1.1物理模型
发动机舱模型由发动机舱、进气格栅、散热器、中冷器、风扇和发动机组成。发动机结构复杂，零部件数量大，故本研究将对计算影响较小的发动机细节进行了适当简化，省略直径小于6mm的管路和小型螺针，将螺礼填平，同时保证原始儿何模型的特
作者简介：赵慧（1993一），女，硕士，主要研究方向为发动机热管理;zhaohuicheliang@163eom，
通讯作者：魏名山(1975一），男，教授，博士，主要研究方向为余热利用、电动车空调等；mswe@biteduen，