CN112214937A - 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统 - Google Patents

一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112214937A
CN112214937A CN202010940288.6A CN202010940288A CN112214937A CN 112214937 A CN112214937 A CN 112214937A CN 202010940288 A CN202010940288 A CN 202010940288A CN 112214937 A CN112214937 A CN 112214937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling
pipeline
model
cooling water
equation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010940288.6A
Other languages
English (en)
Inventor
曹晶
陈振武
郝义国
倪立
熊伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huanggang Grove Hydrogen Automobile Co Ltd
Original Assignee
Huanggang Grove Hydrogen Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huanggang Grove Hydrogen Automobile Co Ltd filed Critical Huanggang Grove Hydrogen Automobile Co Ltd
Priority to CN202010940288.6A priority Critical patent/CN112214937A/zh
Publication of CN112214937A publication Critical patent/CN112214937A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/08Fluids
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统,通过分析氢能汽车的动力系统中的发热元器件的散热需求,合理设计管路来分配冷却水流量,使得冷却管路在不同工况下既能满足需求,又不会存在过剩的情况。本发明的有益效果:通过仿真分析,可验证冷却管路设计是否合理,也可帮助优化管路设计,提高冷却系统性能。

Description

一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统
技术领域
本发明涉及冷却管路布局优化领域,尤其涉及一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统。
背景技术
汽车冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热,而汽车发动机变冷也会加快组件的磨损,导致发动机效率降低从而排放出更多污染物,故而汽车发动机需在适当高温状态下运行。因此,冷却系统还用于发动机尽快升温,并使其保持恒温。
在氢燃料电池汽车的动力系统中,发热元器件多,发热量大,随之产生无用热量,直接影响着汽车设备性能,甚至会造成设备损坏,然而各个发热元器件对冷却水流量需求不尽相同,对冷却系统的管路设计要求很高。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种针对氢能汽车的冷却系统管路中的水冷却循环的CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)仿真方法,通过分析氢能汽车的动力系统中的发热元器件的散热需求,合理设计管路来分配冷却水流量,使得冷却管路在不同工况下既能满足需求,又不会存在过剩的情况。
本发明提供一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法,包括以下步骤:
S1、利用专业计算流体动力学的软件,创建氢能汽车中的冷却管路的三维模型;
S2、通过软件中的填充命令在步骤S1中构建的三维模型中获取冷却水流域,使用网格划分工具对所述冷却水流域进行网格划分,并确定热源集中分布的节点;
S3、对管路中冷却水的流动状态进行建模,实现对冷却管路的流动控制方程的离散化;
S4、求解离散化后的流动控制方程,得到各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值;
S5、对步骤S4中计算得到的数值进行分析,根据不符合性能标准的数值,修改冷却管路模型,回到步骤S1重新进行仿真分析,直到步骤S4中计算得到的数值均达到性能标准。
本发明还提供一种氢能汽车冷却管路的优化设计系统,包括:
模型构建模块,用于利用专业计算流体动力学的软件,创建氢能汽车中的冷却管路的三维模型;
网格生成模块,用于通过软件中的填充命令在三维模型中获取冷却水流域,使用网格划分工具对所述冷却水流域进行网格划分,并确定热源集中分布的节点;
离散化模型,用于对管路中冷却水的流动状态进行建模,实现对冷却管路的流动控制方程的离散化;
求解模型,用于求解离散化后的流动控制方程,得到各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值;
数值分析模块,用于对各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值进行分析,根据不符合性能标准的数值,修改冷却管路模型,利用所述模型构建模块、所述网格生成模块、所述离散化模型、所述求解模块重新进行仿真分析,直到所述求解模块中计算得到的数值均达到性能标准。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:通过仿真分析,即可以验证冷却管路设计是否合理,也可以帮助优化管路设计,提高冷却系统性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的氢能汽车冷却管路的优化设计方法的流程图;
图2是本发明实施例氢能汽车冷却管路优化前的水流速度分布图;
图3是本发明实施例氢能汽车冷却管路优化后的水流速度分布图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1,本发明的实施例提供了一种基于CFD的氢能汽车冷却管路的优化设计方法,包括以下步骤:
S1、建模:利用专业计算流体动力学的软件,比如CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、comsol等等,创建氢能汽车中的冷却管路的三维模型;优选地,本实施例采用Fluent,包括前处理、求解器、后处理集成软件包。
所述步骤S1还包括还包括确定所述冷却管路的流动控制方程以及初始边界条件。
S2、生成网格:通过软件中的填充命令在步骤S1中构建的三维模型中获取冷却水流域,使用网格划分工具对所述冷却水流域进行网格划分,并确定热源集中分布的节点;其中,对所述网格赋予五层膨胀边界层。
S3、离散化:使用湍流模型描述管路中冷却水的流动状态,从而对所述步骤S1中构建的流动控制方程进行离散化。
S4、求解:求解步骤S3中离散化后的流动控制方程,若所述方程为线性方程,直接求解方程的代数解,若所述方程为非线性方程,则利用SIMPLEC算法求解离散化后的流动控制方程,得到各个节点处的冷却水流量、进出口温度等参数数值。
S5、数值分析:对步骤S4中计算得到的数值进行分析,根据不符合氢能汽车性能标准的参数,修改冷却管路模型,回到步骤S1重新进行仿真分析,直到步骤S4中计算得到的参数均达到性能标准。
请参考图2,其为本实施例中优化前的氢能汽车冷却管路中的水流速度分布,图中不同灰度值对应不同的水流速度,图3为优化后的水流速度分布。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、利用专业计算流体动力学的软件,创建氢能汽车中的冷却管路的三维模型;
S2、通过软件中的填充命令在步骤S1中构建的三维模型中获取冷却水流域,使用网格划分工具对所述冷却水流域进行网格划分,并确定热源集中分布的节点;
S3、对管路中冷却水的流动状态进行建模,实现对冷却管路的流动控制方程的离散化;
S4、求解离散化后的流动控制方程,得到各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值;
S5、对步骤S4中计算得到的数值进行分析,根据不符合性能标准的数值,修改冷却管路模型,回到步骤S1重新进行仿真分析,直到步骤S4中计算得到的数值均达到性能标准。
2.根据权利要求1所述的氢能汽车冷却管路的优化设计方法,其特征在于,所述步骤S1中,还包括确定所述冷却管路的流动控制方程以及初始边界条件。
3.根据权利要求1所述的氢能汽车冷却管路的优化设计方法,其特征在于,所述步骤S3中,利用湍流模型对管路中冷却水的流动状态进行建模。
4.根据权利要求1所述的氢能汽车冷却管路的优化设计方法,其特征在于,所述步骤S4中,若所述步骤S3中离散化后的流动控制方程为线性方程,直接求解方程的代数解,若所述方程为非线性方程,则利用SIMPLEC算法求解离散化后的流动控制方程。
5.一种氢能汽车冷却管路的优化设计系统,其特征在于,包括:
模型构建模块,用于利用专业计算流体动力学的软件,创建氢能汽车中的冷却管路的三维模型;
网格生成模块,用于通过软件中的填充命令在三维模型中获取冷却水流域,使用网格划分工具对所述冷却水流域进行网格划分,并确定热源集中分布的节点;
离散化模型,用于对管路中冷却水的流动状态进行建模,实现对冷却管路的流动控制方程的离散化;
求解模型,用于求解离散化后的流动控制方程,得到各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值;
数值分析模块,用于对各个节点处的冷却水流量、进出口温度的数值进行分析,根据不符合性能标准的数值,修改冷却管路模型,利用所述模型构建模块、所述网格生成模块、所述离散化模型、所述求解模块重新进行仿真分析,直到所述求解模块中计算得到的数值均达到性能标准。
6.根据权利要求5所述的氢能汽车冷却管路的优化设计系统,其特征在于,所述模型构建模块还用于确定所述冷却管路的流动控制方程以及初始边界条件。
7.根据权利要求5所述的氢能汽车冷却管路的优化设计系统,其特征在于,所述离散化模型利用湍流模型对管路中冷却水的流动状态进行建模。
8.根据权利要求5所述的氢能汽车冷却管路的优化设计系统,其特征在于,所述求解模块中,若离散化后的流动控制方程为线性方程,直接求解方程的代数解,若离散化后的流动控制方程为非线性方程,则利用SIMPLEC算法进行求解。
CN202010940288.6A 2020-09-09 2020-09-09 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统 Pending CN112214937A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010940288.6A CN112214937A (zh) 2020-09-09 2020-09-09 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010940288.6A CN112214937A (zh) 2020-09-09 2020-09-09 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112214937A true CN112214937A (zh) 2021-01-12

Family

ID=74049575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010940288.6A Pending CN112214937A (zh) 2020-09-09 2020-09-09 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112214937A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114996850A (zh) * 2022-06-13 2022-09-02 一汽解放汽车有限公司 一种基于cfd仿真技术的汽车冷却系统设计分析方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103136423A (zh) * 2013-02-21 2013-06-05 奇瑞汽车股份有限公司 一种发动机冷却系统优化设计方法
CN104915472A (zh) * 2015-05-13 2015-09-16 北汽福田汽车股份有限公司 发动机冷却系统优化仿真计算方法
CN107122508A (zh) * 2017-01-12 2017-09-01 南通航运职业技术学院 一种舵型为naca0018的选型方法
CN109063298A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 桂林电子科技大学 一种提高微流道散热性能的结构参数优化方法
CN109209602A (zh) * 2018-10-30 2019-01-15 山东云内动力有限责任公司 一种基于cfd的柴油机冷却水泵优化方法
CN109670216A (zh) * 2018-11-30 2019-04-23 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 基于cfd技术的非能动余热排出冷凝器位置优化设计方法
CN110298080A (zh) * 2019-05-30 2019-10-01 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 基于cfd的浮动核电站温排水热扩散数值模拟方法
CN111027155A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 上海市计量测试技术研究院 基于cfd技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析方法
CN111597631A (zh) * 2020-05-07 2020-08-28 中汽研汽车检验中心(天津)有限公司 基于自适应代理模型的汽车风阻系数优化方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103136423A (zh) * 2013-02-21 2013-06-05 奇瑞汽车股份有限公司 一种发动机冷却系统优化设计方法
CN104915472A (zh) * 2015-05-13 2015-09-16 北汽福田汽车股份有限公司 发动机冷却系统优化仿真计算方法
CN107122508A (zh) * 2017-01-12 2017-09-01 南通航运职业技术学院 一种舵型为naca0018的选型方法
CN109063298A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 桂林电子科技大学 一种提高微流道散热性能的结构参数优化方法
CN109209602A (zh) * 2018-10-30 2019-01-15 山东云内动力有限责任公司 一种基于cfd的柴油机冷却水泵优化方法
CN109670216A (zh) * 2018-11-30 2019-04-23 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 基于cfd技术的非能动余热排出冷凝器位置优化设计方法
CN110298080A (zh) * 2019-05-30 2019-10-01 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 基于cfd的浮动核电站温排水热扩散数值模拟方法
CN111027155A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 上海市计量测试技术研究院 基于cfd技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析方法
CN111597631A (zh) * 2020-05-07 2020-08-28 中汽研汽车检验中心(天津)有限公司 基于自适应代理模型的汽车风阻系数优化方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李文: "车用发动机冷却系统仿真与控制", vol. 1, 国防工业出版社, pages: 61 *
裴梅香;刘斐;金则兵;宋宏利;: "应用CFD技术对汽油发动机冷却水套进行优化设计", 上海汽车, vol. 2012, no. 06, pages 16 - 21 *
赵生虎: "CFD 技术在汽车发动机冷却水套优化设计中的应用研究", 中国市场, vol. 2018, no. 03, pages 142 - 143 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114996850A (zh) * 2022-06-13 2022-09-02 一汽解放汽车有限公司 一种基于cfd仿真技术的汽车冷却系统设计分析方法
CN114996850B (zh) * 2022-06-13 2024-05-10 一汽解放汽车有限公司 一种基于cfd仿真技术的汽车冷却系统设计分析方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Configuration optimization of battery pack in parallel air-cooled battery thermal management system using an optimization strategy
Pierret et al. Multidisciplinary and multiple operating points shape optimization of three-dimensional compressor blades
CN103699744B (zh) 一种基于有限元法的风电主控柜体热管理分析及优化方法
CN112231945B (zh) 一种基于star CCM+与Amesim的动力电池系统热扩散联合仿真方法
CN102034006A (zh) 一种基于有限元法的蓄电池热管理分析及优化方法
CN115906718B (zh) 一种旋转机械cfd系统
CN103136423A (zh) 一种发动机冷却系统优化设计方法
Patel Advancements in heat exchanger design for waste heat recovery in industrial processes
CN112214937A (zh) 一种氢能汽车冷却管路的优化设计方法及系统
Pietropaoli et al. Design for additive manufacturing: Internal channel optimization
CN112214936A (zh) 一种氢能汽车冷却水泵布置方案的优化设计方法及系统
CN112632735B (zh) 一种核反应堆蒸汽发生器网格划分方法
Srinivasa et al. Design of experiments enabled CFD approach for optimizing cooling fan performance
CN116720305A (zh) 新能源汽车电机及电控部件内部温升计算方法
CN113378496B (zh) 工程机械及其散热器进出口温度的计算方法
Ma et al. Fast decomposed method for dynamic energy flow calculation in integrated electricity and heat system
Xiao Transient simulation of heat transfers for vehicle exhaust system
Wei et al. Study on hydrodynamic torque converter parameter integrated optimization design system based on tri-dimensional flow field theory
Franco-Nava et al. CFD performance evaluation and runner blades design optimization in a Francis turbine
CN112105240B (zh) 换流阀冷却系统动力设备运行工况调节方法、系统及设备
O’Dea et al. Simulation of wind turbine flow using the actuator line method in Nek5000
CN117972909B (zh) 车辆冷却系统中的流量确定方法、装置、存储介质和产品
Kothari et al. Modeling of the Manifold Configuration for Maximum Efficiency in a Hydraulic Machine
CN115659510A (zh) 整车热害性能瞬态仿真方法
Lee Analysis of Thermoelectric Generator (TEG) System Using Multi-fidelity Surrogate Modeling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210112

RJ01 Rejection of invention patent application after publication