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我做的冷却系统匹配模拟程序和一些心得

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该用户从未签到

发表于 12-8-2009 20:33:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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         我于2005年开始参与发动机的冷却系统匹配设计工作,最近花了近半年时间,利用下班后的时间对过去参与的匹配工作来了个总结,并将冷却系统匹配工作离的设计计算方法编写成软件,方便自己设计工作中使用。
         我对软件的规划比较大,希望能将各种热交换器都包括进来,同时考虑整车匹配过程中互相之间的影响关系。目前完成的主要是三个部分的软件设计:1、散热器性能参数的模拟;2、整车冷却系统匹配模拟(考虑散热器加上中冷器);3、整车冷却系统匹配模拟(考虑散热器不加中冷器)。模拟软件的主界面见图1

1
程序的主界面

         在参与整车冷却系统匹配设计工作的过程中,作为OEM,我收集了很多厂家的散热器试验数据。发现不同厂家因各自能力和生产工艺等一些因素,造成同样的芯子尺寸的散热器的性能参数有的有较大差别,同时不同供应商的风洞台架上作出来的同一个散热器的性能参数试验结果也不一样。所以做散热器性能参数模拟程序时,我选择了一家给我所在公司长期供货的供应商的散热器总成,试验数据也都是来自该家供应商自己的风洞台架,试验模拟程序见图2

2
散热器性能数据模拟程序

         在做该程序的过程中,大量阅读了各种文献,包括传热学,流体力学,空气动力学的资料。专业资料包括北京理工大学出版社出版的姚仲鹏、王新国编写的《车辆冷却传热》,现供职于浙江银轮公司的董军启博士的博士论文和国外的诸多研究百叶窗式散热器的论文。在整个过程中,感受最深的也就是国内冷却系统设计方面的专业资料很少(或者说发表出来的做得很深入的很有价值的很少)。
         该程序的计算精度通过与试验数据进行对比,风阻和散热量精度基本控制在5%以内,局部的数据可能在5%-10%,水阻的精度在5%-15%之间。该程序还有它的很多局限性,目前程序只能模拟铝质百叶窗管带式散热器,铜散热器和其它形式的散热器还有待进一步研究。同时,程序对于我选用的供应商所生产的散热器总成的模拟是准确的,但是对于其它供应商所生产的散热器总成,和于其它供应商处风洞台架试验得来的散热器试验数据来看,模拟的误差我就不敢保证。但是程序的设计思想是一样的,其它供应商想利用该程序,只需通过现有散热器产品和性能参数推算自己的模拟计算用的系数,然后改良程序便可以用来对自家的散热器进行性能参数模拟计算了。而更可以通过该程序来计算出各种影响因素对散热器性能的影响比例,从而指导改进的方向。
         整车冷却系统匹配模拟程序,我共做了两种情况下的模拟计算程序,一种是带中冷器的,一种是不带中冷器的。不带中冷器的计算模拟相对比较简单,但是带中冷器的模拟计算就要困难很多,如何准确模拟中冷器对散热器的影响是个关键的课题。而这方面的资料目前国内能看到的还不多。我通过分析和计算大量的整车冷却系统转鼓试验试验数据,已经能较准确的模拟中冷器的影响。模拟程序见图3和图4

3
冷却系统匹配参数输入界面


4
冷却系统匹配计算界面

进行整车冷却系统匹配设计,除了对整车的冷却系统布置和匹配要有丰富的经验外,对热交换器的热交换过程也需要有深入的了解。举个例子,散热器总成的风洞台架试验是在液气温差为60的情况下进行的,但是整车在实际使用过程中气温差却不等于60℃,那么散热器的热交换量是多少呢?这就要求对热交换器的热交换过程有一个清楚的认识,如果不能有清楚的认识,整车的匹配计算也就不能得到一个很好的结果。
同时要在这里特别提及的是,在做系统的匹配计算时,对发动机以外的零部件总成的水阻如果不加以考虑的话,计算的结果也会有较大的误差。
程序经过对几个车型进行模拟分析,并与各车型的试验结果进行对比,具有较高的准确性,可以在冷却系统匹配设计的前期,提供设计参考,但是由于冷却系统匹配工作的复杂程度,最终还是必须以试验结果为准。

[ 本帖最后由 chenwendu 于 12-8-2009 20:44 编辑 ]

图1

图1

图2

图2

图3

图3

图4

图4

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发表于 13-8-2009 11:06:27 | 显示全部楼层
看不到图啊,冷却方面的资料的确很少的,得多跟专业人士学习
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发表于 18-8-2009 10:09:03 | 显示全部楼层
那个冷侧和热侧的散热面积对吗?现在做这方面的工作,资料交少
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发表于 18-8-2009 10:11:56 | 显示全部楼层
太专业了,楼主能把软件共享下吗,jl117@163.com,谢谢了

[ 本帖最后由 nc117 于 18-8-2009 10:18 编辑 ]
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 楼主| 发表于 22-8-2009 17:18:06 | 显示全部楼层
我发布这个主题的目的就是要分享我的软件,不过我带有条件的
因为我希望把软件继续做得更好,更全面,更专业;
我对软件有个大的规划,尽量把热交换器都包括进来,把与整车热交换匹配有关的工作也都包括进来,但在做的过程中,发现一个人在进行,确实很累,而且个人的认知和理解也会有限度,所以我发布该主题,希望通过共享软件来达到我自己的目的:
1.认识一些做这个专业的高手和同行,结成一个团队,一起完成和完善软件设计;
2.希望有人能提供专业的,可信的数据,特别是发动机,水泵,冷凝器,油冷器和整车热交换转鼓试验数据等与冷却系统匹配有关的数据;
3.对我和将来的团队的工作直接进行经费支持;
满足上述三个条件中的一个,我都可以免费的将软件提供给他,如果对于软件有不放心的,可以由我先为您做一次模拟,您觉得可以了,才进行交换.
目前,是否愿意进行交换的主动权在我,所以您如果有意向进行交换,也请不要着急,先通过彼此的沟通和交流,双方取得一致意见后再进行交换,我的邮箱地址chahuanu2004@163.com
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 楼主| 发表于 22-8-2009 17:22:52 | 显示全部楼层
原帖由 nc117 于 18-8-2009 10:09 发表
那个冷侧和热侧的散热面积对吗?现在做这方面的工作,资料交少

答:冷侧和热侧的散热面积计算准确,面积的计算不是很难,您要是有兴趣,您可以找一个您已经知道数据的散热器,我可以为您算一次,由您来判断准确否.
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 楼主| 发表于 23-8-2009 15:26:54 | 显示全部楼层
原帖由 penguin_z 于 13-8-2009 11:06 发表
看不到图啊,冷却方面的资料的确很少的,得多跟专业人士学习

冷却系统的资料确实不多,提供一个查找资料的好去处,http://www.zslib.com.cn/,广东省立中山图书馆
但是最难得的是试验数据的收集与积累,这只能靠工作中自己留意了.
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发表于 26-8-2009 08:01:37 | 显示全部楼层
master what's software is yours?
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发表于 26-8-2009 20:14:11 | 显示全部楼层
您好!有个问题我一直想不通,想请教一下:
关于散热器实验,我们公司有风洞实验台,一般所做的散热性能实验工况点风速多为6M/S、8M/S、10M/S、12M/S,水流量多为2400L/H、4000L/H、6000L/H,而汽车实际使用中的最恶劣的工况并不是上述点,还有您说的“散热器总成的风洞台架试验是在液气温差为60℃的情况下进行的,但是整车在实际使用过程中气温差却不等于60℃,那么散热器的热交换量是多少呢?这就要求对热交换器的热交换过程有一个清楚的认识,”那么这个实验数据有什么参考意义呢?我需要如何对对热交换器的热交换过程有一个清楚的认识呢?还请楼主不吝赐教。万分感谢!
另外关于散热性能模拟计算方面想跟您交流一下,

[ 本帖最后由 HXLUN 于 26-8-2009 20:53 编辑 ]
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 楼主| 发表于 27-8-2009 10:00:22 | 显示全部楼层
原帖由 HXLUN 于 26-8-2009 20:14 发表
您好!有个问题我一直想不通,想请教一下:
关于散热器实验,我们公司有风洞实验台,一般所做的散热性能实验工况点风速多为6M/S、8M/S、10M/S、12M/S,水流量多为2400L/H、4000L/H、6000L/H,而汽车实际使用中的最恶 ...

答:1、你的第一个问题,我们也经常碰到,请研究各个参数之间的关系,我曾经编写了一个小程序来解决该问题,求解出实际工况点对应的散热量,风阻和水阻。
         2、对于第二个问题,我提醒一下,是热侧的放热量先达到局限还是冷侧的吸热量先达到局限呢,需要分析一下散热器的热交换过程是怎么进行的,而分析这个过程就需要用到散热器的试验数据了?

[ 本帖最后由 chenwendu 于 27-8-2009 10:01 编辑 ]
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发表于 29-8-2009 21:05:24 | 显示全部楼层
谢谢!
感谢您的解答,
对于第一个问题,您的意思是不是说各个工况点下的散热性能、风阻、水阻存在一个关系?这我一直没有仔细看,回去我好好研究以下;那么为什么不直接做该车的实际最差工况的实验呢?比如模拟最大功率和最大扭拒下的工况下的点?

[ 本帖最后由 HXLUN 于 29-8-2009 21:16 编辑 ]
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 楼主| 发表于 1-9-2009 12:20:12 | 显示全部楼层
原帖由 HXLUN 于 29-8-2009 21:05 发表
谢谢!
感谢您的解答,
对于第一个问题,您的意思是不是说各个工况点下的散热性能、风阻、水阻存在一个关系?这我一直没有仔细看,回去我好好研究以下;那么为什么不直接做该车的实际最差工况的实验呢?比如模拟最 ...

答:可以直接做功率点,扭矩点的试验数据的,如果你是整机厂,你可以要求零部件厂做功率点和扭矩点的数据。

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发表于 1-9-2009 20:39:33 | 显示全部楼层

回复 10楼 chenwendu 的帖子

第二个问题我还是没有悟出来,能不能细说一下啊?

[ 本帖最后由 HXLUN 于 1-9-2009 20:41 编辑 ]
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发表于 14-9-2009 20:28:19 | 显示全部楼层

再向您请教

1、您能不能指教一下关于风阻和水阻对散热性能的影响?或者对于冷却系统的影响?
2、我不知道是不是所有厂家的散热器风洞试验是否都有“热平衡误差”这一项,这一项是判断该点试验是否准确的,依据是什么?
3、Q=KF△T这个经验公式描述散热量跟散热面积的关系是否可信?您是如何计算的?看您的程序界面中没有K的值啊

还请不吝赐教。

[ 本帖最后由 HXLUN 于 14-9-2009 20:45 编辑 ]
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 楼主| 发表于 16-9-2009 19:55:11 | 显示全部楼层
原帖由 HXLUN 于 14-9-2009 20:28 发表
1、您能不能指教一下关于风阻和水阻对散热性能的影响?或者对于冷却系统的影响?
2、我不知道是不是所有厂家的散热器风洞试验是否都有“热平衡误差”这一项,这一项是判断该点试验是否准确的,依据是什么?
3、Q=K ...


答:
1,一般同样的芯子迎风面积尺寸的情况下,散热面积越大,散热性能会越好,同样的风阻也越大,水阻的影响因素很多,所以水阻的变化不能很直接的反映散热性能的大小。
2,热平衡误差请参阅散热器性能试验的国家标准,可能会有进一步的理解,“所有”厂家的散热器风洞试验是否都有这一项,我想参照国标进行试验的应该是都有,但是“所有厂家”的范围太广了,我个人认为应该是的;
3,公式是经典的热交换公式,计算公式是相对准确的,我的界面里你看不到,是后台的程序进行计算的。

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