汽車發(fā)動機艙內流場的數(shù)值模擬及其結構布置優(yōu)化.pdf

1、汽車發(fā)動機艙內流場不僅影響整車的氣動阻力，還和發(fā)動機艙散熱密切相關。汽車進氣格柵的設計及發(fā)動機艙內結構布置對發(fā)動機艙內流場都有重大影響。本文采用了多目標優(yōu)化設計的方法，通過數(shù)值模擬仿真，研究了不同進氣格柵結構及發(fā)動機艙內布置對整車氣動性能及發(fā)動機艙散熱性能的影響，最終優(yōu)化得到了比初始模型氣動阻力更低和散熱性能更好的設計方案。
　　研究模型的進氣格柵采用的是較為常見的橫條式進氣格柵。首先，對初始模型進行數(shù)值模擬，分析了汽車發(fā)動機艙內

2、的流場分布規(guī)律并確定邊界條件的合理性。
　　然后，選取進氣格柵的格柵條傾角A、格柵條寬度L、格柵條數(shù)量N、散熱器位移D1和發(fā)動機位移D2作為優(yōu)化設計變量。采用最優(yōu)拉丁超立方取樣方法，在各變量合適的取值范圍內，隨機選取了100組樣本點。再對每組樣本點分別進行了數(shù)值模擬仿真，得到各組樣本點的氣動阻力系數(shù)Cd，氣動升力系數(shù)Cl，發(fā)動機艙進氣流量Um，構成100組樣本數(shù)據(jù)。接著對樣本數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)挖掘，包括總變差分析以及自組織映射分析，得

3、到各變量對各目標的影響大小以及影響機制。再根據(jù)樣本數(shù)據(jù)建立各優(yōu)化目標和變量之間的數(shù)學近似模型，保證了模型的預測誤差控制在10％以內。然后在建立的數(shù)學模型基礎上，利用進化算法 NSGA-II在變量的整個優(yōu)化區(qū)間進行尋優(yōu)預測，使氣動阻力系數(shù)和氣動升力系數(shù)盡量小，發(fā)動機艙進氣流量盡量大。
　　最后對兩個優(yōu)化后的模型進行建模仿真，并與初始模型的壓力云圖和溫度云圖進行對比，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的模型氣動阻力更低而且發(fā)動機艙散熱性能也得到了改善。