汽车发动机冷却风扇仿真方法对比

王天利　海超　张波　刘苑

摘要：对比多参考坐标系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移网格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差异，分别应用FLUENT中的三维N-S方程和RNG湍流模型，对发动机冷却风扇的静止和旋转区域进行数值模拟，得到流道内空气的质量流量及风扇叶片表面的压力和速度矢量分布.SMM的结果更接近真实结果；根据SMM得出的结果说明MRF模型在工程领域的应用.

关键词：汽车； 发动机； 冷却风扇； 多参考坐标系模型； 滑移网格模型； CFD； FLUENT

中图分类号： U464.138.4；TB115.1

文献标志码：B

4 结 论

运用MRF模型和SMM对发动机冷却风扇进行

分析，在相同的计算网格、边界条件、湍流模型和计算设备等条件下，可以得出以下结论.

（1）SMM相比MRF模型用时较长.

当MRF模型使用1.2 GB内存而SMM使用1.8 GB内存时，

SMM计算所消耗的时间约为MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用内存明显多于MRF模型.

（2）选取3种风扇转速800，2 800和3 500 r/min，风扇出口流量计算发现，2种方法结算结果偏差在5%左右.

（3）由风扇叶片压力云图分析可知，SMM计算方法比较真实，结果更接近现实情况，计算精度高.

因此，在考虑节省时间、节约成本及对计算精度要求不高时，如在风扇结构优化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可运用MRF模型进行仿真.

参考文献：

[1]

杨建国， 张兆营， 鞠晓丽， 等. 工程流体力学[M]. 北京： 北京大学出版社， 2010： 248-249.

[2] 张英朝. 汽车空气动力学数值模拟技术[M]. 北京： 北京大学出版社， 2011： 11.

[3] 王福军. 计算流体动力学分析： CFD软件原理与应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入门与进阶教程[M]. 北京： 北京理工大学出版社， 2008： 206-210.

[5] 何炜， 马静， 王东， 等. 多参考坐标系法和滑移网格法在汽车前端进气数值模拟中的比较[J]. 计算机辅助工程， 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.

（编辑 武晓英）

摘要：对比多参考坐标系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移网格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差异，分别应用FLUENT中的三维N-S方程和RNG湍流模型，对发动机冷却风扇的静止和旋转区域进行数值模拟，得到流道内空气的质量流量及风扇叶片表面的压力和速度矢量分布.SMM的结果更接近真实结果；根据SMM得出的结果说明MRF模型在工程领域的应用.

关键词：汽车； 发动机； 冷却风扇； 多参考坐标系模型； 滑移网格模型； CFD； FLUENT

中图分类号： U464.138.4；TB115.1

文献标志码：B

4 结 论

运用MRF模型和SMM对发动机冷却风扇进行

分析，在相同的计算网格、边界条件、湍流模型和计算设备等条件下，可以得出以下结论.

（1）SMM相比MRF模型用时较长.

当MRF模型使用1.2 GB内存而SMM使用1.8 GB内存时，

SMM计算所消耗的时间约为MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用内存明显多于MRF模型.

（2）选取3种风扇转速800，2 800和3 500 r/min，风扇出口流量计算发现，2种方法结算结果偏差在5%左右.

（3）由风扇叶片压力云图分析可知，SMM计算方法比较真实，结果更接近现实情况，计算精度高.

因此，在考虑节省时间、节约成本及对计算精度要求不高时，如在风扇结构优化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可运用MRF模型进行仿真.

参考文献：

[1]

杨建国， 张兆营， 鞠晓丽， 等. 工程流体力学[M]. 北京： 北京大学出版社， 2010： 248-249.

[2] 张英朝. 汽车空气动力学数值模拟技术[M]. 北京： 北京大学出版社， 2011： 11.

[3] 王福军. 计算流体动力学分析： CFD软件原理与应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入门与进阶教程[M]. 北京： 北京理工大学出版社， 2008： 206-210.

[5] 何炜， 马静， 王东， 等. 多参考坐标系法和滑移网格法在汽车前端进气数值模拟中的比较[J]. 计算机辅助工程， 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.

（编辑 武晓英）

摘要：对比多参考坐标系（Multiple Reference Frame， MRF）模型和滑移网格模型（Sliding Mesh Model， SMM）在分析中的差异，分别应用FLUENT中的三维N-S方程和RNG湍流模型，对发动机冷却风扇的静止和旋转区域进行数值模拟，得到流道内空气的质量流量及风扇叶片表面的压力和速度矢量分布.SMM的结果更接近真实结果；根据SMM得出的结果说明MRF模型在工程领域的应用.

关键词：汽车； 发动机； 冷却风扇； 多参考坐标系模型； 滑移网格模型； CFD； FLUENT

中图分类号： U464.138.4；TB115.1

文献标志码：B

4 结 论

运用MRF模型和SMM对发动机冷却风扇进行

分析，在相同的计算网格、边界条件、湍流模型和计算设备等条件下，可以得出以下结论.

（1）SMM相比MRF模型用时较长.

当MRF模型使用1.2 GB内存而SMM使用1.8 GB内存时，

SMM计算所消耗的时间约为MRF模型的3～4倍，可以看出SMM占用内存明显多于MRF模型.

（2）选取3种风扇转速800，2 800和3 500 r/min，风扇出口流量计算发现，2种方法结算结果偏差在5%左右.

（3）由风扇叶片压力云图分析可知，SMM计算方法比较真实，结果更接近现实情况，计算精度高.

因此，在考虑节省时间、节约成本及对计算精度要求不高时，如在风扇结构优化分析中可以使用MRF模型，在工程上亦可运用MRF模型进行仿真.

参考文献：

[1]

杨建国， 张兆营， 鞠晓丽， 等. 工程流体力学[M]. 北京： 北京大学出版社， 2010： 248-249.

[2] 张英朝. 汽车空气动力学数值模拟技术[M]. 北京： 北京大学出版社， 2011： 11.

[3] 王福军. 计算流体动力学分析： CFD软件原理与应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2010： 115-125.

[4] 于勇. FLUENT入门与进阶教程[M]. 北京： 北京理工大学出版社， 2008： 206-210.

[5] 何炜， 马静， 王东， 等. 多参考坐标系法和滑移网格法在汽车前端进气数值模拟中的比较[J]. 计算机辅助工程， 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.

（编辑 武晓英）