某车型中冷器内流场分析

舒勇，范广龙，沈阿荣

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

某车型中冷器内流场分析

舒勇，范广龙，沈阿荣

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

本文运用STAR-CCM+软件对某车型中冷器内流场进行了分析，以验证其中冷器阻力是否满足要求，为各类变型车及新车型开发提供理论依据与参考。

中冷器；内流场；分析

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

前言

重卡发动机广泛采用废气涡轮增压器来提高进气空气流量，以提升发动机的升功率，从而改善燃油经济性。增压后的空气由于温度较高不适宜直接进入燃烧室，因此带废气涡轮增压的车型都会配备中冷器以对增压后的空气进行冷却。但是中冷器会增加空气阻力，使增压空气的压力下降，导致增压效果减小，发动机响应变慢。本文运用STAR-CCM+软件对某车型中冷器内流场进行了分析，以验证其中冷器阻力是否满足要求，为各类变型车及新车型开发提供理论依据与参考。

1、分析数据

该车型中冷器几何参数见表1。发动机典型工况下要求的中冷器性能参数见表2。

表1 中冷器几何参数

表2 中冷器性能参数

2、模型处理

根据分析内容，对中冷器进行必要的简化，去除与中冷器内流场无关的支架、螺栓等，中冷器模型如图1所示，经过简化后的中冷器内流场分析模型如图2所示。

中冷器的前处理全部在ANSA软件中进行，几何清理后将对其进行面网格划分，考虑到精度以及计算的效率，网格大小设置为5mm，划分网格后的中冷器模型如图3所示，网格全部为三角形网格，类型为MAP+BEST组合，曲率半径大于100的面采用MAP类型网格，有比较好的贴体表现，其他的采用BEST网格，可以有效减少网格数量，网格质量也比较好，划分网格后的面网格总数为413942。

根据ANSA生成的面网格，在STAR CCM+软件中采用多面体网格划分技术进行体网格的划分，并且设定3层边界层，为了更好地使计算收敛，在进出口都将设置0.4m的伸出端，最终体网格数量为1178864，体网格模型如图4所示、局部细节部分如图5所示。

3、计算方法及边界条件设定

该中冷器计算模型，如图6所示：整个中冷器气室由3个部分组成，分别为①：进气室；②：横排管；③：出气室。

3.1 计算模型

本次分析选择稳态(Steady)、离散型（Segregated Flow）湍流（Turbulent）计算模型，湍流模型选取Realizable K-Epsilon模型，具体完整模型选取如图7所示。

3.2 边界条件

中冷器进口边界设置为流量进口（Mass Flow Inlet），分为最大扭矩点和最大功率点两个工况不同流量，出口为压力出口（Pressure Outlet），壁面采用无滑移边界条件，如图8所示。

4、分析内容

通过计算得到最大功率工况下中冷器内部的压力分布云图，如图9所示，最大扭矩点工况下中冷器内部的压力分布云图如10所示。

从中冷器内部压力分布云图可以看出，进气室压力较大，出气室压力较小，压力最大处位于进气室入口处，其中进气室、横排管、出气室的压降分别如表3所示。

表3 中冷器各段的压降

内部流动情况可以根据流线得知，图11为最大功率工况下的速度流线图，图12为最大扭矩点工况下的速度流线图。

由速度流线图可以看出，两个工况在进气室，流场较平顺匀缓，经过横排管到了出气室后，流场在整个出口管道比较紊乱，压力损失较大，所以两个工况下，出气室的压降均远大于进气室压降。

根据上述分析可知，中冷器在最大功率点及最大扭矩点工况下，中冷器气室的整个压降均未超过最大允许气阻12kPa，符合整个设计要求。

5、结束语

在设计初期采用计算机分析软件进行虚拟实验验证，可有效节省企业实验成本。本文运用STAR-CCM+软件对某车型中冷器内流场进行了分析，为各类变型车设计及新车型开发提供了理论依据和设计参考。

[1]余志生.汽车理论[第4版].北京：机械工业出版社，2006.5.

[2]王望予.汽车设计[第4版].北京：机械工业出版社，2004.8.

[3]林建忠.流体力学.北京：清华大学出版社,2005.

[4]吴望一.流体力学.北京：北京大学出版社,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，就职于陕西重型汽车有限公司。