汽車發(fā)動機冷卻風扇仿真方法對比

王天利　海超　張波　劉苑

摘要：對比多參考坐標系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移網(wǎng)格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差異，分別應用FLUENT中的三維N-S方程和RNG湍流模型，對發(fā)動機冷卻風扇的靜止和旋轉(zhuǎn)區(qū)域進行數(shù)值模擬，得到流道內(nèi)空氣的質(zhì)量流量及風扇葉片表面的壓力和速度矢量分布.SMM的結(jié)果更接近真實結(jié)果；根據(jù)SMM得出的結(jié)果說明MRF模型在工程領域的應用.

關鍵詞：汽車； 發(fā)動機； 冷卻風扇； 多參考坐標系模型； 滑移網(wǎng)格模型； CFD； FLUENT

中圖分類號： U464.138.4；TB115.1

文獻標志碼：B

4 結(jié) 論

運用MRF模型和SMM對發(fā)動機冷卻風扇進行

分析，在相同的計算網(wǎng)格、邊界條件、湍流模型和計算設備等條件下，可以得出以下結(jié)論.

（1）SMM相比MRF模型用時較長.

當MRF模型使用1.2 GB內(nèi)存而SMM使用1.8 GB內(nèi)存時，

SMM計算所消耗的時間約為MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用內(nèi)存明顯多于MRF模型.

（2）選取3種風扇轉(zhuǎn)速800，2 800和3 500 r/min，風扇出口流量計算發(fā)現(xiàn)，2種方法結(jié)算結(jié)果偏差在5%左右.

（3）由風扇葉片壓力云圖分析可知，SMM計算方法比較真實，結(jié)果更接近現(xiàn)實情況，計算精度高.

因此，在考慮節(jié)省時間、節(jié)約成本及對計算精度要求不高時，如在風扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可運用MRF模型進行仿真.

參考文獻：

[1]

楊建國， 張兆營， 鞠曉麗， 等. 工程流體力學[M]. 北京： 北京大學出版社， 2010： 248-249.

[2] 張英朝. 汽車空氣動力學數(shù)值模擬技術[M]. 北京： 北京大學出版社， 2011： 11.

[3] 王福軍. 計算流體動力學分析： CFD軟件原理與應用[M]. 北京： 清華大學出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入門與進階教程[M]. 北京： 北京理工大學出版社， 2008： 206-210.

[5] 何煒， 馬靜， 王東， 等. 多參考坐標系法和滑移網(wǎng)格法在汽車前端進氣數(shù)值模擬中的比較[J]. 計算機輔助工程， 2007， 16（3）： 96-100.

HE Wei， MA Jing， WANG Dong， et al. Comparing MRF method with sliding mesh for automotive front end airflow simulation[J]. Comput Aided Eng， 2007， 16（3）： 96-100.

（編輯 武曉英）

摘要：對比多參考坐標系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移網(wǎng)格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差異，分別應用FLUENT中的三維N-S方程和RNG湍流模型，對發(fā)動機冷卻風扇的靜止和旋轉(zhuǎn)區(qū)域進行數(shù)值模擬，得到流道內(nèi)空氣的質(zhì)量流量及風扇葉片表面的壓力和速度矢量分布.SMM的結(jié)果更接近真實結(jié)果；根據(jù)SMM得出的結(jié)果說明MRF模型在工程領域的應用.

關鍵詞：汽車； 發(fā)動機； 冷卻風扇； 多參考坐標系模型； 滑移網(wǎng)格模型； CFD； FLUENT

中圖分類號： U464.138.4；TB115.1

文獻標志碼：B

4 結(jié) 論

運用MRF模型和SMM對發(fā)動機冷卻風扇進行

分析，在相同的計算網(wǎng)格、邊界條件、湍流模型和計算設備等條件下，可以得出以下結(jié)論.

（1）SMM相比MRF模型用時較長.

當MRF模型使用1.2 GB內(nèi)存而SMM使用1.8 GB內(nèi)存時，

SMM計算所消耗的時間約為MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用內(nèi)存明顯多于MRF模型.

（2）選取3種風扇轉(zhuǎn)速800，2 800和3 500 r/min，風扇出口流量計算發(fā)現(xiàn)，2種方法結(jié)算結(jié)果偏差在5%左右.

（3）由風扇葉片壓力云圖分析可知，SMM計算方法比較真實，結(jié)果更接近現(xiàn)實情況，計算精度高.

因此，在考慮節(jié)省時間、節(jié)約成本及對計算精度要求不高時，如在風扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可運用MRF模型進行仿真.

參考文獻：

[1]

楊建國， 張兆營， 鞠曉麗， 等. 工程流體力學[M]. 北京： 北京大學出版社， 2010： 248-249.

[2] 張英朝. 汽車空氣動力學數(shù)值模擬技術[M]. 北京： 北京大學出版社， 2011： 11.

[3] 王福軍. 計算流體動力學分析： CFD軟件原理與應用[M]. 北京： 清華大學出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入門與進階教程[M]. 北京： 北京理工大學出版社， 2008： 206-210.

[5] 何煒， 馬靜， 王東， 等. 多參考坐標系法和滑移網(wǎng)格法在汽車前端進氣數(shù)值模擬中的比較[J]. 計算機輔助工程， 2007， 16（3）： 96-100.

HE Wei， MA Jing， WANG Dong， et al. Comparing MRF method with sliding mesh for automotive front end airflow simulation[J]. Comput Aided Eng， 2007， 16（3）： 96-100.

（編輯 武曉英）

摘要：對比多參考坐標系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移網(wǎng)格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差異，分別應用FLUENT中的三維N-S方程和RNG湍流模型，對發(fā)動機冷卻風扇的靜止和旋轉(zhuǎn)區(qū)域進行數(shù)值模擬，得到流道內(nèi)空氣的質(zhì)量流量及風扇葉片表面的壓力和速度矢量分布.SMM的結(jié)果更接近真實結(jié)果；根據(jù)SMM得出的結(jié)果說明MRF模型在工程領域的應用.

關鍵詞：汽車； 發(fā)動機； 冷卻風扇； 多參考坐標系模型； 滑移網(wǎng)格模型； CFD； FLUENT

中圖分類號： U464.138.4；TB115.1

文獻標志碼：B

4 結(jié) 論

運用MRF模型和SMM對發(fā)動機冷卻風扇進行

分析，在相同的計算網(wǎng)格、邊界條件、湍流模型和計算設備等條件下，可以得出以下結(jié)論.

（1）SMM相比MRF模型用時較長.

當MRF模型使用1.2 GB內(nèi)存而SMM使用1.8 GB內(nèi)存時，

SMM計算所消耗的時間約為MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用內(nèi)存明顯多于MRF模型.

（2）選取3種風扇轉(zhuǎn)速800，2 800和3 500 r/min，風扇出口流量計算發(fā)現(xiàn)，2種方法結(jié)算結(jié)果偏差在5%左右.

（3）由風扇葉片壓力云圖分析可知，SMM計算方法比較真實，結(jié)果更接近現(xiàn)實情況，計算精度高.

因此，在考慮節(jié)省時間、節(jié)約成本及對計算精度要求不高時，如在風扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可運用MRF模型進行仿真.

參考文獻：

[1]

楊建國， 張兆營， 鞠曉麗， 等. 工程流體力學[M]. 北京： 北京大學出版社， 2010： 248-249.

[2] 張英朝. 汽車空氣動力學數(shù)值模擬技術[M]. 北京： 北京大學出版社， 2011： 11.

[3] 王福軍. 計算流體動力學分析： CFD軟件原理與應用[M]. 北京： 清華大學出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入門與進階教程[M]. 北京： 北京理工大學出版社， 2008： 206-210.

[5] 何煒， 馬靜， 王東， 等. 多參考坐標系法和滑移網(wǎng)格法在汽車前端進氣數(shù)值模擬中的比較[J]. 計算機輔助工程， 2007， 16（3）： 96-100.

HE Wei， MA Jing， WANG Dong， et al. Comparing MRF method with sliding mesh for automotive front end airflow simulation[J]. Comput Aided Eng， 2007， 16（3）： 96-100.

（編輯 武曉英）