基于CFD的某商用车内流场性能仿真研究

章驰

基于CFD的某商用车内流场性能仿真研究

章驰

（江铃汽车股份有限公司 产品开发技术中心，江西 南昌 330001）

文章基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对三款商用车进行了内流场分析，得到了吹面模式流线分布结果，吹面风道出口截面速度及主要驾乘人员温度场结果，结果显示，研究车型增加后排出风口配置后，整体内流场温度得到改善，较竞品车型内流场性能具有更大优势，达成设计目标。

商用车；内流场；性能

1 引言

随着国家经济快速发展，商用轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。与此同时，随着发动机功率密度和节能减排的不断强化，整车冷却系统和内流温度场性能要求也越来越高，良好的出风口结构和角度设计，对整车内流场性能有着积极影响[2-3]，故研究商用车内流场性能，具有重要的经济和社会价值。

本文基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对三款商用车进行了内流场分析，得到了吹面模式流线分布结果，吹面风道出口截面速度及主要驾乘人员温度场结果，结果显示，研究车型增加后排出风口配置后，整体内流场温度得到改善，较竞品车型具有更大优势。

2 内流场性能CAE分析

2.1 内流场有限元模型

本文采用StarmC++软件，对某商用车基础车型、研究车型和竞品车型进行了内流场分析，其中基础车型无后排出风口，而研究车型和竞品车型则有后排出风口配置，网格大小为6mm，壁面处理模式为Two-Layer All y+ wall treatment，入口边界进口流量为400m3/h，出口边界条件为压力出口静压0MPa，空气密度为1.22kg/m3，其有限元模型如图1所示。

2.2 CAE吹面模式流线分布

本文对上述三款车型进行了CAE吹面模式流线分析，其中图2为基础车型分析结果，主驾乘员能获得大部分正吹效果，由俯视图可知，基础车前排乘员吹面流线分布清晰均匀，无干涉交叉问题，设计效果较好。图3为某商用车型吹面模式流线分析结果，其主驾乘员吹面效果较基础车型有提升，后排空间流线更均匀循环，根据俯视图，该商用车前排乘员吹面流线在整个内流场区域内更流场，增加的后排出风口，改善了后排乘员的内流温度场。图4为竞品车型吹面模式流线分布结果，前排流场主出风口正对驾乘人员脸部，但较之于基础车均匀性相对弱，且后排出风口风向上扬，不利于后排出风口走向及温度场改善效果。

图1 某商用车内流场CFD模型

图2 基础车型内流场分析结果

图3 某车型内流场分析结果

图4 竞品车型内流场分析结果

表1为三款车型各出风口质量流量数据和百分比，基础车型前排吹面风量质量流量比接近1:1.5:1.5:1，研究车型其比例为1:1.7:1.7:1:0.9，竞品车型比例1:1.6:1.6:1:0.8，研究车型风量质量流量分配比较合理。

表1 各车型风量分配比例表

2.3 CAE 吹面风道出口截面速度分析

本文对上述三款车型进行了CAE吹面风道出口截面速度分析，图5为基础车型吹面风道截面速度分析结果，由图可知，前排流场较清晰，温度场降温效果较好。图6为某研究车型吹面风道出口截面速度分析结果，增加后排出风口后，极大改善了后排出风口温度场。

图7为竞品车型吹面风道出口截面速度分析结果，后排出风口有明显负压问题，其风速汇总如表2所示。

图5 基础车型吹面风道出口截面速度分析结

图6 某车型吹面风道出口截面速度分析结果

图7 竞品车型吹面风道出口截面速度分析结果

表2 各车型出风口平均流速表

3 各车型内流场温度场分析

本文对上述三款车型进行了内流场温度场分析，乘员温度监测点如图8所示，在主要乘员左右侧各设置温度观测点。

图8 乘员温度监测示意图

图9为乘员头部监测点温度测试结果图，驾驶室头部位置，基础车与研究车型驾驶员头部温度相当，副驾驶员位置，研究车型较基础车型温度要低约3度，效果较好。对于后排位置乘员，研究车型增加后排出风口后，温度场得到改善，下降约2-3度，达到设计目标。

4 结论

本文基于有限元法和流体力学，采用StarmC++软件，对三款商用车进行了内流场分析，得到了吹面模式流线分布结果，吹面风道出口截面速度及主要驾乘人员温度场结果，结果显示，研究车型增加后排出风口配置后，整体内流场温度得到改善，较竞品车型内流场性能具有更大优势，达成设计目标。

[1] 周冬龙.基于虚拟迭代的某轻卡后桥疲劳分析研究[D].山西:中北大学,2019.

[2] 吕峰.商用车冷却模块匹配设计方法研究[D].浙江:浙江大学, 2011.

[3] 王露阳.基于CFD的某商用车发动机舱的改进设计[J].江苏大学学报13(1):25-27.

Simulation of Flow Field Performance of a Commercial Vehicle with CFD

Zhang Chi

( Product Development & Technical Center, Jiangling Motors Co. Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )

In this paper, based on the finite element method and hydrodynamics, this paper analyzes the internal flow field of three commercial vehicles by starmC++, and obtains the streamline distribution results of blowing surface mode, the cross-section velocity of blowing air duct outlet and the temperature field of main drivers and passengers. The results show that after the exhaust outlet configuration is increased, the overall internal flow field temperature is improved and the performance of internal flow field is better than that of competitors With greater advantages to achieve the design goals.

Commercial vehicle; Internal flow field; Performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.034

U467

A

1671-7988(2021)03-112-03

U467

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章驰，就职于江铃汽车股份有限公司产品开发技术中心。