基于三维/一维强耦合模型的整车热平衡与热系统参数对性能影响的研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.06.016

摘要/Abstract

摘要：

汽车热管理系统参数变化会对其各项性能产生影响，因此须运用新的研究手段来同时对热管理系统不同维度的多项性能指标进行研究。本文利用AMESim和STAR-CCM+构建了一维/三维强耦合的汽车热管理仿真模型。此模型可同时对不同热平衡工况下的三维和一维温度场和流场结果等多项性能进行研究。相对应的一维分析结果表明，爬坡工况下冷却系统散热能力最差，怠速工况下空调制冷能力最差。为研究热管理系统参数的改变对其性能影响，分析了风扇和水泵的转速对爬坡工况下冷却系统散热的影响以及风扇和压缩机的转速对怠速工况下空调系统制冷的影响。

关键词: 热管理系统, 强耦合, 多维度, 多项性能指标, 系统参数

Abstract:

The parameter changes of the vehicle thermal management system affect its performances， so it is necessary to use new methods to concurrently study multiple performance indicators in different dimensions. In this paper， an 1D/3D strongly coupled model of the vehicle thermal management is constructed by using the AMESim and the STAR-CCM+. This model can study various performances including the 3D and 1D temperature and flow fields under different thermal balance conditions at the same time. The corresponding 1D analysis results show that the heat dissipation capability of the cooling system is the worst under climbing condition， and the refrigeration capacity of the air conditioning system is the worst under idle condition. In order to study the influence of the parameter changes of thermal management system on its performance， the effects of the fan and water pump speeds on the cooling capacity of cooling system under climbing condition， and the influence of the fan and compressor speeds on the refrigeration capacity of air conditioning system under idle condition are analyzed.

Key words: thermal management system, strong coupling, multi-dimension, multiple performance indicators, system parameters

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STAR-CCM+ 至AMESim	AMESim 至STAR-CCM+
散热器冷却液出口温度	散热器冷却液侧流量
冷凝器进气温度	散热器冷却液入口侧温度
冷凝器进气流量	散热器冷却液侧出口压力
空气阻力	冷凝器换热量

参数类别	怠速工况	爬坡工况	高速工况
行驶速度/（km·h^-1）	0	40	120
坡度/％	0	10	0
环境温度/℃	35	35	35
环境湿度/％	40	40	40
太阳辐射量/（W·m²）	800	800	800
挡位		2	5

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