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文檔簡介
1、在石油資源日益枯竭、環(huán)境日益惡化的今天,世界知名汽車公司和科研機(jī)構(gòu)都把目光投向了節(jié)能、環(huán)保的燃料電池汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理是燃料電池汽車開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。通過研究燃料電池汽車前端進(jìn)氣并據(jù)此對發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行結(jié)構(gòu)和布置優(yōu)化是改善發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理的有效途徑。前端進(jìn)氣的測量技術(shù)是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理測試的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對燃料電池汽車前端進(jìn)氣及葉輪式風(fēng)速計(jì)在前端進(jìn)氣測量中的應(yīng)用進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究。 首先基于計(jì)算流體力學(xué)(Computati
2、onal Fluid Dynamics,CFD),應(yīng)用FLUENT軟件對燃料電池汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)流場進(jìn)行定常數(shù)值計(jì)算,以燃料電池散熱器的進(jìn)氣量為主要評價(jià)參數(shù),研究了雙風(fēng)扇系統(tǒng)中風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向、風(fēng)扇罩的作用、格柵角度、冷卻部件的相對位置等因素對冷卻性能產(chǎn)生的影響。同時(shí),對發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的三維流場、風(fēng)扇消耗的功率等進(jìn)行比較分析,對前端和冷卻模塊的布置提出建議。研究結(jié)果表明:對于采用雙風(fēng)扇系統(tǒng)的燃料電池車,兩側(cè)風(fēng)扇都向外旋轉(zhuǎn),可以有效提高前端進(jìn)氣量
3、,增加進(jìn)氣的均勻性;提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是改善前端進(jìn)氣的有效途徑,但提高轉(zhuǎn)速也會(huì)使風(fēng)扇的能量消耗迅速上升,在保證冷卻模塊散熱的前提下,采用較低的轉(zhuǎn)速有利于減小風(fēng)扇的能耗;風(fēng)扇罩對于增加進(jìn)氣量和改善散熱器進(jìn)氣均勻性效果明顯,在進(jìn)行冷卻模塊設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該予以采用;格柵對前端進(jìn)氣有導(dǎo)向作用,條形格柵比平面格柵在中高速時(shí)更有利于前端進(jìn)氣,當(dāng)格柵導(dǎo)向角在-30°~30°變化時(shí),前端進(jìn)氣量在3%范圍內(nèi)變化,從保證前端進(jìn)氣的角度應(yīng)取格柵導(dǎo)向角在-15°~0°之間
4、;冷卻模塊的布置對前端進(jìn)氣影響明顯,從保證前端進(jìn)氣量的角度,燃料電池散熱器和其后部的冷卻模塊之間間隙應(yīng)該盡量小,而在保持風(fēng)扇罩與PCU散熱器和主冷凝器連接的前提下,改變風(fēng)扇到散熱器之間的距離,對前端進(jìn)氣量影響不大。 葉輪式風(fēng)速計(jì)是進(jìn)行前端進(jìn)氣測量的常用試驗(yàn)儀器。針對汽車前端進(jìn)氣的測量,本文重點(diǎn)對葉輪式風(fēng)速計(jì)的方向敏感性、葉輪陣列的氣動(dòng)阻力特性以及進(jìn)行前端進(jìn)氣測量時(shí)風(fēng)速計(jì)對發(fā)動(dòng)機(jī)艙流場的影響和葉輪的使用數(shù)量等問題進(jìn)行了數(shù)值和試驗(yàn)研
5、究。研究發(fā)現(xiàn):葉輪式風(fēng)速計(jì)具有方向敏感性。當(dāng)測量角度在0-30°時(shí),其測量值即為來流風(fēng)速在葉輪軸線方向上的分量。應(yīng)用其進(jìn)行前端進(jìn)氣測量時(shí),所測得結(jié)果與實(shí)際通過前端模塊的氣流量比較接近。葉輪陣列的氣動(dòng)阻力與來流風(fēng)速成二次函數(shù)關(guān)系,并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于散熱器的氣動(dòng)阻力。在前方來流均勻的情況下,葉輪陣列對于其后方的散熱器入口氣流分布影響很小。應(yīng)用葉輪式風(fēng)速計(jì)進(jìn)行前端進(jìn)氣的測量時(shí),測量裝置對散熱器的進(jìn)氣量及其入口處的速度分布影響都較小。利用CFD方法對
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