CN113204883B - 汽车散热器目标进风量自动计算装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车进风量技术领域，提供了一种汽车散热器目标进风量自动计算装置，包括：参数模型及一维热管理分析软件KULI，参数模型通过接口与一维热管理分析软件KULI通讯连接，其中；参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI，一维热管理分析软件KULI基于相关参数计算散热器的目标进风量，并通过参数模型进行显示。本发明基于成在Excel平台上的参数模型集实现散热器目标风量的计算，操作方便，简单易用，计算效率和精度高，并且模型切合工程实际，能够快速简便的获得整车不同工况的目标风量。
Description
技术领域
本发明涉及汽车进风量技术领域，提供了一种汽车散热器目标进风量自动计算装置及方法。
背景技术
发动机为汽车提供动力，是汽车的心脏，发动机的工作温度影响着汽车的动力性、经济性以及零部件的使用寿命。因此需要冷却系统来保证发动机在最适宜的温度范围下工作。一般汽车的冷却系统以水冷为主，散热器是冷却系统的换热部件，通过汽车行驶以及风扇抽吸过程中产生的风量和流经发动机的冷却液进行换热，将发动机燃烧产生的热量带走，实现对发动机的冷却。
在整车的开发过程中，往往需要确定散热器的进风量来满足发动机的冷却需求，同时需要依据散热器风量的要求来确定前端格栅开口面积、散热器和风扇的配置，因此散热器的目标进风量对于前期汽车设计非常重要。
目前在汽车设计过程中，确定散热器目标风量的方法通常有两种，一种是通过三维CFD仿真技术进行模拟计算，在项目前期尚无具体数模，该方法只能使用近似车型的数模，并且需要较长时间的建模和分析，工作量大，分析周期长，导致项目成本增加周期延长。另一种方法是使用一维热管理分析软件，该方法可以省时省力的计算出汽车散热器的目标需求风量，但需要足够的专业知识和软件应用知识，因此，前期设计人员使用非常不便。
发明内容
本发明提供了一种汽车散热器目标进风量自动计算装置，旨在改善上述问题。
本发明是这样是实现的，一种汽车散热器目标进风量自动计算装置，所述装置包括：
参数模型及一维热管理分析软件KULI，参数模型通过接口与一维热管理分析软件KULI通讯连接，其中；
参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI，一维热管理分析软件KULI基于相关参数计算散热器的目标进风量，并通过参数模型进行显示。
参数模型包括：
结构选择单元，选择中冷方式及整车前端模块布置形式；
边界参数输入单元，录入中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数；
传递单元，将结构选择单元确定的中冷方式及整车前端模块布置形式以及边界参数输入单元中录入的相关边界参数传递至一维热管理分析软件KULI的相应位置；
触发单元，生成触发指令，同时基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标进风量计算；
提取单元，从一维热管理分析软件KULI中提取目标进风量的计算结果，并进行显示。
边界参数包括：
整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点、换热部件的型号及整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值。
参数模型集成于Excel平台。
本发明是这样是实现的，一种汽车散热器目标进风量自动计算方法，所述方法包括：
S1、构建参数模型，参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI的对应位置；
S2、在参数模型中输入触发指令，基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标风量计算；
S3、参数模型在一维热管理分析软件KULI中提取目标风量的计算结果，并进行显示。
散热器目标风量计算的相关参数包括：
中冷方式及整车前端模块布置形式，以及中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数。
边界参数包括：
整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点、换热部件的型号及整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值。
本发明是这样是实现的，一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现如上所述汽车散热器目标进风量自动计算方法步骤。
本发明基于成在Excel平台上的参数模型集实现散热器目标风量的计算，操作方便，简单易用，计算效率和精度高，并且模型切合工程实际，能够快速简便的获得整车不同工况的目标风量；能在项目前期简便快捷的获得整车散热器目标风量，为前端格栅开口面积以及散热器和风扇配置提供参考，缩短产品开发成本和周期。
附图说明
图1为本发明实施例提供的汽车散热器目标进风量计算装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的汽车散热器目标进风量计算方法流程图；
图3为本发明实施例提供的增压发动机前端换热部件的布置方式；
图4为本发明实施例提供的结构选择单元中的中冷方式及前端模块结构界面图；
图5为本发明实施例提供的边界参数输入单元的边界输入计算界面图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的汽车散热器目标进风量计算装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，该装置包括：
参数模型及一维热管理分析软件KULI，参数模型通过接口与一维热管理分析软件KULI通讯连接，其中，参数模型用于录入目标风量计算的相界参数，并传递至一维热管理分析软件KULI，一维热管理分析软件KULI基于相关参数计算散热器的目标进风量，并通过参数模型进行显示。
在本发明实施例中，参数模型包括：
结构选择单元，边界参数输入单元，传递单元、触发单元及提取单元，结构选择单元与边界参数输入单元连接，边界参数输入单元与传递单元连接，传递单元、触发单元及提取单元均与一维热管理分析软件KULI连接；
结构选择单元，选择中冷方式及整车前端模块布置形式；边界参数输入单元，录入中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数，传递单元，将结构选择单元确定的中冷方式及整车前端模块布置形式、以及边界参数输入单元中录入的相关边界参数传递至一维热管理分析软件KULI的相应位置，触发单元，生成触发指令，同时基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标进风量计算，提取单元，从一维热管理分析软件KULI中提取目标进风量的计算结果，并进行显示。
在本发明实施例中，该参数模型是基于Excel平台开发的，即参数模型集成于Excel平台。
在本发明实施例中，边界参数输入单元包括：
确定整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点、选择换热部件的型号及确定整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值。
(1)选择中冷方式及整车前端模块布置形式；
传统汽车的前端冷却模块一般包括冷凝器、散热器、中冷器或低温散热器。增压发动机的中冷方式一般有两种，水冷式中冷和空冷式中冷，水冷式中冷器需要低温散热器配合使用，空冷式中冷器直接利用外界空气对发动机进气进行冷却。增压发动机前端换热部件的布置方式一般有两种，如图3所示，一种冷凝器和低温散热器或中冷器并排布置在散热器前方，称为上下结构；另一种低温散热器或中冷器、冷凝器、散热器三者依次串联布置，称为三明治结构。前端冷却部件的不同布置形式会影响散热器前空气的温度以及发动机前舱的流场，进而影响散热器的需求风量。因此需要先确定发动机中冷方式及整车前端模块布置形式。
(2)确定整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点；
确定整车允许工况。实际用户的车辆运行工况千变万化，但研究过程中不能对每个工况都进行考察，一般选取具有代表性的工况点。如果能满足这些工况点的散热性能要求，则正常的用户工况换热性能就能得到满足。整车运行工况采用环境温度、车速、坡度、满载质量等进行定义。
确定整车运行工况下发动机工作点。车辆行驶时，发动机的转速、功率等工作状态主要由车速、变速箱档位、轮胎、整车负荷所决定。整车运行工况点确定后，根据发动机、变速箱以及轮胎的相关参数，确定发动机的工况点，即发动机的转速、功率。
(3)选择合适的换热部件：散热器、中冷器或低温散热器，设置整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值。
在参数模型中完成计算边界参数的设置。结构选择单元中的中冷方式及前端模块结构界面，如图4所示，中选择相应的选项并单击确认按钮，界面跳转至边界参数输入单元的边界输入计算界面，如图5所示，在该界面输入相应的整车运行工作、发动机工作点和所选换热器。目标风量需要满足整车工况的散热需求，风量越大，散热性能越好，但相应的风阻会变大，因此散热器风量目标应该是满足散热性能的最小值。在本例工况中，设定能满足散热性能的风量目标是散热器进口水温不高于110℃；发动机的进气温度限制则根据发动机的要求来确定，边界输入完成后点击导入边界参数。
图2为本发明实施例提供的散热器目标进风量计算方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、构建参数模型，参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI的对应位置；
在本发明实施例中，散热器目标风量计算的相关参数包括：
中冷方式及整车前端模块布置形式，以及中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数；录入选择中冷方式及整车前端模块布置形式，以及中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数，将选择的中冷方式及整车前端模块布置形式以及中冷方式及整车前端模块布置形式下的边界参数递至一维热管理分析软件KULI的对应位置；
在本发明实施例中，边界参数的录入包括：
确定整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点、选择换热部件的型号及确定整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值。
S2、在参数模型中输入触发指令，基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标风量计算；
S3、参数模型在一维热管理分析软件KULI中提取目标风量的计算结果，并进行显示。
相应的，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现前述所述汽车散热器目标进风量自动计算方法步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参加即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参加方法实施例的部分说明即可。
本说明书实施例并不局限于必须是符合行业通信标准、标准计算机数据处理和数据存储规则或本说明书一个或多个实施例所描述的情况。某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例，仍然可以属于本说明书实施例的可选实施方案范围之内。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤.
而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种汽车散热器目标进风量自动计算装置，其特征在于，所述装置包括：
参数模型及一维热管理分析软件KULI，参数模型通过接口与一维热管理分析软件KULI通讯连接，其中；
参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI，一维热管理分析软件KULI基于相关参数计算散热器的目标进风量，并通过参数模型进行显示；
参数模型包括：
结构选择单元，选择中冷方式及整车前端冷却模块布置形式；
边界参数输入单元，录入中冷方式及整车前端冷却模块布置形式下的边界参数；
传递单元，将结构选择单元确定的中冷方式及整车前端冷却模块布置形式以及边界参数输入单元中录入的相关边界参数传递至一维热管理分析软件KULI的相应位置；
触发单元，生成触发指令，同时基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标进风量计算；
提取单元，从一维热管理分析软件KULI中提取目标进风量的计算结果，并进行显示；
边界参数包括：整车运行工况以及整车运行工况下的发动机工作点、换热部件的型号及整车允许的最高发动机水温限值和进气温度限值；
参数模型集成于Excel平台上。
2.一种基于权利要求1所述汽车散热器目标进风量自动计算装置的汽车散热器目标进风量自动计算方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、构建参数模型，参数模型用于录入散热器目标风量计算的相关参数，并传递至一维热管理分析软件KULI的对应位置；
S2、在参数模型中输入触发指令，基于触发指令控制一维热管理分析软件KULI进行散热器的目标风量计算；
S3、参数模型在一维热管理分析软件KULI中提取目标风量的计算结果，并进行显示；
散热器目标风量计算的相关参数包括：
中冷方式及整车前端冷却模块布置形式，以及中冷方式及整车前端冷却模块布置形式下的边界参数。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现如权利要求2所述汽车散热器目标进风量自动计算方法步骤。
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| 基于Excel VBA与CATIA的汽车悬架运动仿真模型参数化建模;王瑞波等;汽车工程师;全文 * |
| 基于KULI仿真分析的某车型冷却系统匹配计算;周列新;周黎明;李辉;;汽车实用技术(第22期);全文 * |
| 某商用车冷却系统一维数值分析与性能优化;刘宁;赵丹;谷京哲;牟鹏伟;;汽车科技(第01期);全文 * |
| 某型SUV空-空中冷器内部流动换热研究;邱飒蔚;王震虎;廖斌;夏二立;李落星;;汽车工程(第01期);全文 * |
| 某车型热管理系统匹配分析研究;李垒等;《汽车实用技术》;20191231(第24期);第151-155页 * |
| 某重型商用车冷却系统的一维仿真与匹配分析;张克鹏;《现代车用动力》;20130503(第02期);第19-23页 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113204883A (zh) | 2021-08-03 |
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