发动机冷却系统匹配设计及动态特性仿真
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摘要
近年来，随着计算机技术的发展，利用计算的方法来解决工程问题得到了越来越广泛的应用，采用计算机数值模拟的方法来解决发动机冷却系统的设计方面，也有了长足的发展。目前，国外对发动机冷却系统的设计普遍采用了数值模拟程序，而国内汽车冷却系统设计工作主要是凭借经验设计和大量的对比试验。近几年在计算机模拟方面的工作进展很快，相继出现了一些数学模型和计算方法，大大减少了冷却系统匹配设计的工作量。
本文研究的主要内容是根据扬州通顺散热器厂提供的实验数据，用SPSS软件采用多重非线性回归分析的方法拟合出适合厂家散热器的j、f因子模型来预测散热器的传热和流动阻力特性，并对模型的可靠性进行了验证；采用温度效率—传热单元系数法在Matlab中编制了发动机冷却系统散热器选型设计的计算程序，为散热器的选型设计提供参考；同时建立了发动机冷却系统动态特性仿真模型，在SIMULINK中实现了对汽车在不同运行工况(启动、加速、减速、稳定运行)下的动态特性仿真，得到了冷却系统出水温度随时间变化的特性曲线，为冷却系统的进一步优化设计提供依据。
Recently, there has a phenomenal increase in the use of computational methods for engineering applications with the development of computer techniques, and mathematical methods on designing engine cooling system had been rapidly developed. At present, the numerical simulation method has been used to design the engine cooling system overseas, but the domestic car cooling system designer mostly relies on the empirical design and the massive contrast experiment. In recent years with development of the computer simulation, some mathematical models and the computational method appeared one after another, greatly reduced the cooling system match designing work load.
In this paper, according to the experiment data providing by Yangzhou Tongshun radiation equipment factory, we used the multiple non-linear regression analysis with the SPSS software to fit the j、f factor which can forecast the heat transfer and the flow resistance characteristic. Then its credibility was proved through the experiment data. Applying the E—NTU method we established the designing computational procedure about selecting radiator of engine cooling system in MATLAB, providing the reference for the radiator selecting design. Simultaneously we had established the dynamic characteristic simulation model of the engine cooling system, then carried out the dynamic characteristic simulation of car under the different movement operating mode (starting, accelerating, decelerating, stable movement). We obtained the variation characteristic curve about the cooling system water leakage temperature along with the time. Our work provides the basis for further optimal design of the car cooling system.
本文研究的主要内容是根据扬州通顺散热器厂提供的实验数据，用SPSS软件采用多重非线性回归分析的方法拟合出适合厂家散热器的j、f因子模型来预测散热器的传热和流动阻力特性，并对模型的可靠性进行了验证；采用温度效率—传热单元系数法在Matlab中编制了发动机冷却系统散热器选型设计的计算程序，为散热器的选型设计提供参考；同时建立了发动机冷却系统动态特性仿真模型，在SIMULINK中实现了对汽车在不同运行工况(启动、加速、减速、稳定运行)下的动态特性仿真，得到了冷却系统出水温度随时间变化的特性曲线，为冷却系统的进一步优化设计提供依据。
Recently, there has a phenomenal increase in the use of computational methods for engineering applications with the development of computer techniques, and mathematical methods on designing engine cooling system had been rapidly developed. At present, the numerical simulation method has been used to design the engine cooling system overseas, but the domestic car cooling system designer mostly relies on the empirical design and the massive contrast experiment. In recent years with development of the computer simulation, some mathematical models and the computational method appeared one after another, greatly reduced the cooling system match designing work load.
In this paper, according to the experiment data providing by Yangzhou Tongshun radiation equipment factory, we used the multiple non-linear regression analysis with the SPSS software to fit the j、f factor which can forecast the heat transfer and the flow resistance characteristic. Then its credibility was proved through the experiment data. Applying the E—NTU method we established the designing computational procedure about selecting radiator of engine cooling system in MATLAB, providing the reference for the radiator selecting design. Simultaneously we had established the dynamic characteristic simulation model of the engine cooling system, then carried out the dynamic characteristic simulation of car under the different movement operating mode (starting, accelerating, decelerating, stable movement). We obtained the variation characteristic curve about the cooling system water leakage temperature along with the time. Our work provides the basis for further optimal design of the car cooling system.
引文
[1] 美国泰莱达因·大陆发动机公司通用产品部编写．车辆冷却系统设计手册．章慧锦、李仁业译．北京：国防工业出版社，1984
[2] 魏春源、刘福水等编．车用内燃机构造．北京：国防工业出版社，1997
[3] [日]尾花英朗著，徐忠权译．热交换器设计手册(上册)．北京：石油工业出版社，1981．
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[8] 李岳林、张志沛、郭晓汾．管片式散热器在汽车发动机冷却系匹配设计中的数值模拟．汽车工程，2001，23(1)：64～66．
[9] 莫春兰．车用发动面管带式散热器性能的研究．广西大学硕士论文．2001．
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