汽车热管理综述汇总.pdf

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1、汽车热管理现状发展综述 自从汽车产生以来，排放以及燃油经济性有关先进科学技术陆续应用到了内燃机上，汽 车性能得到了明显的改善。在内燃机燃烧系统、气体热交换系统以及发动机控制系统的发展 与改进方面，我们都花费了大量的精力。为了提高发动机的性能，但是，在之后的35 年， 我们都在发动机及其动力总成上花费了很大的精力，收获却越来越小， 成本越来越高。 幸运 的是，现代工业已经发现并探索出了“最后的领地”汽车热管理。 何为汽车热管理系统？汽车热管理系统是从系统集成和整体角度出发，统筹热量与发动 机及整车之间的关系，采用综合手段控制和优化热量传递的系统。先进的热管理系统设计必 须同时考虑发动机冷却系统与

2、润滑系统、暖通空调系统（HVAC）以及发动机舱内外的相互 影响， 采用系统化、 模块化设计方法将这些系统进行设计集成、制造集成，集成为一个有效 的热管理系统。 其必须能根据行车工况和环境条件，自动调节冷却强度以保持相应的部件在 最佳的温度范围内工作，改善汽车各方面的性能，例如燃油经济型、驾驶舒适性等。因此， 开发高效可靠的汽车热管理系统已经成为发动机进一步提高功率、改善经济性所必须突破的 关键技术问题。 因此采用先进的热管理系统设计理念，应用汽车现代设计方法和手段，对汽 车热管理系统进行深入研究具有十分重要的意义。 1. 国内汽车热管理系统的研究现状 发动机冷却系统作为发动机正常稳定运行的重要

3、辅助系统，国内学者和企业 对其研究一直在不断地深入和扩展。在燃烧放热，活塞、缸套、气缸盖温度场与 热负荷，缸内气体流动与传热，散热器设计，风扇设计优化，排气系统传热等方 面做了大量的研究工作。 目前，国内对汽车整车或者整机的热管理研究并不成熟，还处于初级阶段。国内对整 车或者整机的研究主要集中在某几个高校，如同济大学、浙江大学、西安交通大学、清华大 学等； 而只有几所高校研究发动机的整机热管理，并且还处于起步阶段；而对于整车的热管 理研究， 国内几乎没有可以承担的。国内大部分企业主要针对某些零部件做单一的研究，并 没有把部件统一起来作为整体来考虑。 对于小型轿车来说，冷却系统趋于向高性能方向发

4、展，电控应用技术越来越多；但是对 于重型车辆来说， 改变并不是很大。重型汽车热管理系统基本结构在过去的4050年里变化 不大，有些部件(冷却液泵和节温器)的设计基本上没改变过。传统的节温器通常采用的是注 蜡式节温器，它只能在一定的冷却液温度(80一 85)内进行单点控制(节温器在 85时开启， 80时关闭 )，不能满足未来的冷却系统对冷却液流量精确控制的要求。研究表明。在25 大气温度时，路上运行的负载车辆，其节温器打开(大循环 )时间仅占总时间的10。另外， 也是因为发动机制造商仅对节温器和冷却液泵有具体的要求，而汽车制造商对风扇和散热器 有特殊的要求。所以，这种传统的彼此分开的热管理设计无

5、法使系统最优 国内郭新民等对装载机冷却系统控制装置进行了研究，该发动机冷却系统中的风扇和水 泵由液压马达驱动， 利用单片机根据冷却水温度的变化调节电磁比例溢流阀的溢流量以实现 冷却风扇和水泵转速的自动调节。通过试验结果，我们可得出，低温预热时，该控制装置可 使预热时间减少50%，提高了暖及速度，预热阶段节约燃油43%。另外，还有张钊等对某 发动机电控冷却系统进行了试验和仿真计算，最后结果表明， 先进的智能化电控冷却系统技 术，可使发动机在不同工况下均能工作在最佳温度范围，大幅度提高冷却系统效能，减小泵 损失， 从而提高发动机的燃油经济性和动力性。而厂家， 也有单位对发动机热管理投入了很 大了精

6、力。 2007 年，郑州宇通集团有限公司生产的客车采用了发动机热管理技术，能够精 确控制发动机冷却水温度（8695） ，行驶百公里可以节约燃油5%10%。另外， 潍柴也对 发动机的热管理也在进行相关的研究。 另外，有一点我们值得注意，就是我们国内的实验条件还不完善。只有某几所大学可能 才有最基础的实验条件。大部分高校或者企业并没有完整的热管理实验平台。例如， 清华大 学建设有国内第一个汽车热管理系统试验平台。该试验平台为汽车热管理，特别是燃料电池 汽车热管理的技术研究提供相应的平台技术支持。同济大学倪计民等建立了发动机热管理系 统试验平台，试验平台包括驾驶室取暖器、节气门加热装置、发动机罩等，

7、 结构与整车相同 可以研究热管理系统中各部件的工作特性，进行发动机各种工况的热性能试验研究。浙江大 学谭建勋等进行了工程机械热管理系统试验平台的开发。该试验平台能够较准确地测量系统 各部件热特性参数，同时也可以评价整车的冷却系统性能，优化整车的散热系统匹配设计。 而真正这对于我们内燃机车的整车热管理还是几乎没有，所以发展道路任重而道远。 汽车热管理系统主要用于发动机冷却和温度控制，其中包括对发动机、机油、润滑油、增 压空气、燃料、 电子装置以及排气再循环（EGR）的冷却和对发动机舱及驾驶室的温度控制 等。而发动机的热管理在国内相对整车热管理来说研究比较多；对于整车的热管理研究，由 于限于试验条

8、件及技术原因，在国内还几乎没有。研究方向主要集中于整机的热管理系统， 2 发动整机热管理研究 2.1 发动机热管理研究存在的问题 发动机按冷却方式可以分为水冷发动机和风冷发动机；水冷发动机冷却效果好，是最常 用的。 而风冷发动机主要应用于沙漠地区的军用车辆上，应用并不广泛。因此，以下主要介 绍水冷发动机的热管理研究现状。 水冷发动机通常采用闭式强制循环冷却系统，主要由冷却水套、水泵、风扇、散热 器、节温器、循环管路等组成。由于组成冷却系统的部件众多且结构复杂，加上发动机运行 工况的多样性，其影响因素也是多方面的。总体上来说，影响因素主要包括以下几个方面： 循环冷却水量、冷却空气流量、冷却水道结

9、构和散热效率。 而现行的发动机的冷却结构基本上还是几十年前的结构，并没有大的变化，如图1。大 部分发动机的冷却系统还是传统的被动系统，只能有限地调节发动机和汽车的热分布状态， 不能精确控制循环冷却液量和冷却空气流量，因此也不能使发动机的各个部件工作在最佳温 度范围内。 如图 1 所示， 冷却系统的风扇和水泵还是由发动机驱动，因此，冷却介质流量要 取决于发动机的转速。这些都导致了系统不能按照发动机的实际的冷却需求供给冷却介质， 从而导致了发动机的工作状况恶劣，燃油消耗高，排放量大等。 另外， 在发动机热管理研究中，国内大部分厂家并没有从整体考虑整机的热管理。他们 把冷却系统与润滑系统分离开来考虑

10、，而不是从系统集成及整体角度出发来控制和优化热量 传递过程， 使得能量利用率较低。同时还会造成大负荷时关键部件冷却不足、中小负荷时冷 却过度， 以及发动机停机后关键部件温度过高的等问题。因此， 发动机热管理系统这就对现 代发动机提出了更高的要求，即能满足汽车动力系统在各种工况下运转时的需要，还能保证 关键区域具有足够的冷却强度，另外还要降低整机的散热量，减小对整机热管理系统的散热 要求。 图 1. 传统的汽车冷却系统 2.2 现代汽车发动机整机热管理研究方向 对于单独的冷却系统主要研究的是发动机冷却部件的散热情况，而发动机热管理则涉及 发动机全系统及整车。将冷却系统研究整合到发动机热管理中，能

11、充分考虑冷却系统对整车 性能的影响， 将冷却系统的效率提高到最理想值，最大限度地发挥冷却系统的功用。对于发 动机的热管理主要从以下几个方面来介绍。 2.2.1 结构设计的优化 结构优化也就是改进水套的结构，使冷却液的流动分布最优化。下面主要介绍两种应用， 即“精密冷却”和“分流式”系统。 “精密冷却”是近十几年提出才提出的新名词；它最早是Cloudh M.J 是 1992 年提出的， 即能利以达到最佳的温度分配用最少的冷却。而精密冷却系统的设计关键在于确定冷却水套 的尺寸， 选择匹配的冷却水泵，保证系统的散热能力能够满足发动机低速大负荷时关键区域 工作温度的需要。热关键区域需要接受强烈的冷却，

12、同时非关键区域要依赖于汽缸盖与机 体的结构的热传导，这会导致更多的温度分布，减少热应力并且缩小汽缸与汽缸之间的温度 差异。 而精密冷却对于汽油机来说，其潜在的优势是较低的摩擦，更快的加热，爆震阻力加 大以及气缸与气缸之间温度差异性更小；最终来说，它降低了燃油消耗和排放。 另外， 通过研究表明，采用精确冷却系统的发动机，在整个工作转速范围内，冷却液流 量能降低40%，尤其适用于机体内纵向流的动的精密冷却。还有一点要注意，由于抗爆性 的改进和铝制汽缸盖的广泛应用，因此相比柴油机而言，精密冷却更适合于汽油机。 图 2. 发动机精密冷却系统的应用 除了“精密冷却”理念, 另外还有一种著名的理念，即分流

13、式冷却系统设计，这也是国 外提出的。 主要思想就是， 把汽缸盖和汽缸体划分为不同的冷却回路，也使得它们具有不同 的温度。 我们希望发动机理想的工作状态时，汽缸盖温度低而汽缸体温度高。这是因为较低 的汽缸盖温度有利于进气和改善排放，二较高的汽缸体温度有利于减低摩擦损失，改善燃油 经济性。 简单的来说， 就是分流式冷却系统的优势在于使发动机各部分在最优的温度设定点 工作，达到较高的冷却效率。 无论是精确冷却系统还是分流式冷却系统，都要求对发动机冷却水套进行必要的改进以 优化冷却液流动， 同时还需要相应的程序进行控制才能达到最佳效果。从设计和使用角度看， 分流式冷却和精确冷却相结合具有很好的发展前景

14、，有利于形成理想的发动机温度分布，满 足发动机对未来冷却系统的要求。 2.2.2 智能化控制 采用电子驱动级控制冷却水泵、风扇、 节温器等部件， 可以通过传感器和电子芯片根据 实际的发动机温度控制运行，提供最佳的冷却介质流量，实现热管理系统控制智能化，降低 能耗，提高效率。 国外 Valeo Engine Cooling（VEC ）公司在 1992年开发出了一种由电控水泵、电控节温器 和电动风扇组成的发动机冷却系统；该系统可以节省燃油5%，降低 HC排放 10%，但氮氧化 物排放增加 10%-20%，原因是发动机冷却液温度升高致使燃烧温度升高。另外， 他们在 1999 年又提出了在发动机上配置

15、一种名为THEMIS 的先进发动机热管理系统，其主要部件包括电 控水泵。 电控节温器和电控风扇，其中风扇的转速根据冷却液温度和空气调节循环参数来调 节，从而能够降低噪声和燃料消耗。不光各方面的性能都得到了提高，同时氮氧化合物水平 也保持不变。另外，Paget等在一辆中型军用货车上安装了先进的热管理系统。系统主要部 件集中安装在驾驶舱后侧的热管理系统模块舱(驾驶室影响模块舱进气)中，舱内包括动力系 统的散热器、水冷中冷器的散热器、混合水箱、电控风扇、电控水泵和电控节温器，而中冷 器和机油冷却器位于动力系统附近。试验结果表明，系统采用PID控制，动力系统的冷却液 温度控制比较精确，波动小于5，暖机

16、时变速器机油升温到80时间减少约 50稳定状 态燃油经济性改善5 20。 当然，国内也有些公司在这方面做了一些研究，但是只是处于初步阶段。如上文说的郑 州宇通集团有限公司就采用了发动机热管理技术。 总体来说，智能化热管理系统研发的关键技术是热管理系统与发动机运行的匹配的技术 以及系统优化控制策略的选择问题。系统仿真分析表明系统仿真分析表明，热管理系统效率 很大程度上依赖于系统优化控制策略，控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷 却风扇转速等。 可以根据汽车发动机实际工作和试验情况，依据系统优化原则来制定智能化 电控热管理系统控制策略。使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围，缩短暖机和

17、驾驶 舱升温时间。提高发动机后冷却和驾驶舱后加热能力。 2.2.2 新型材料的应用 目前，汽车热管理材料比较单一，散热材料多为铜、铝及铝合金，冷却介质只要是水和 乙二醇混合物。 传统散热器的设计方法已经趋于极限，因此需要一种全新的高效冷却理念来 实现冷却性能的极大改善。而纳米流体作为散热器的冷却介质冷却潜力巨大，石墨泡沫液为 汽车提供了全新的热管理材料。而新材料的应用最终目的还是为了提高零部件的冷却效率。 陶瓷材料在发动机上的应用是个新方向。国外，如美国、 英国、日本等国家对这方面的 研究比较早， 同时也取得了一些成果。它的基本原理是对组成发动机燃烧室的零部件表面喷 涂耐高温的陶瓷涂层或者直接

18、利用陶瓷材料制成零部件，实现燃烧室的高温绝热，提高燃烧 效率。而我们国内，对这方面也有了初步的研究。中船集团711 研究所研究开发了6105 无 水陶瓷发动机， 取得了很大的进展；另外， 上海内燃机研究所对陶瓷镶块也进行了相关的研 究与探讨。 但是，并不是新材料就是完美的。尽管通过研究，有陶瓷层的发动机传给冷却液 的热量减少了， 但是传给排气的热量缺增多了。另外， 由于加工工艺的要求很苛刻以及高温 下润滑的问题，限制了陶瓷发动机的发展。 除此之外，很多人还在冷却液上做了很多研究。如纳米流体就是其中一种工程传热流体。 它的基本思想就是在传统冷却液里分散纳米颗粒，提高冷却液及机油的热导率。这个概念

19、最 先也是由国外提出的。在流体中加入1体积浓度的 Cu纳米微粒， 可以提高流体导热率40， 而加入 1体积浓度的 C纳米管可以提高流体k。250 。图 4给出了不同纳米流体(金属微粒和 氧化物微粒 )导热率比值 kk。(k。为乙二醇导热率)和纳米微粒体积比的关系。其中，Cu微 粒直径小于 10 nm，CuO和A1 0 微粒平均直径为35nm。国外有人利用Flowmaste建立了重型 货车发动机冷却系统模型，对纳米流体的冷却与传统流体的冷却做了对比，结果显示纳米流 体冷却可提高发动机功率5%，降低水泵消耗88%，减少了散热器面积5%。但是冷却流体一 变，冷却器的材料就要考虑，所以对于纳米流体的命

20、运还尚未可知。 2.3 现代汽车发动机整机热管理研究方法 随着计算流体力学和计算传热学的发展，它们为发动的热管理开辟了以个新途径，所以 模拟仿真称为了一种比较流行，同时也比较实用的研究手段。因为发动机热平衡研究必须同 时考虑多个系统的相互影响，是一项复杂的系统工程，所以利用仿真已经成为了现代发动机 研究的一个重要的手段。 国内发动机的热平衡研究还是主要集中于对某些部件的研究，并没有真正的把发动机当 做一个整体进行具体的探究。大连理工大学的白敏丽研究发动机热平衡时也只是局限于将活 塞组与汽缸套耦合起来考虑发动机的传热，并没有上升到整机热平衡的高度；另外浙大的俞 小莉教授也是主要针对缸内部件进行了

21、相关的耦合热分析，对于整机的研究也不是很深入。 不过他们都尝试着从发动机的整机角度进行考虑，并取得了一些成果。 现在热管理研究主要是利用多个软件进行一维与三维的联合仿真。如在一维方面， AVL 公司用 BOOST 进行气路循环模拟，用FLOWMASTER2 模拟发动机冷却液循环和油路循 环而用 CRUISE 置于整个模型的最顶层，为前述的两个软件提供计算所需数据同时控制 计算数据传输及处理顺序。梁乐华等用KULI 软件建立整车热管理模型，模型包括发动机模 块、空调模块、车身模块和空气侧流动模块。分析了散热器、风扇、冷却水的相关参数，对 各参数进行了灵敏度分析，为热管理系统的设计和优化提供了依据

22、。在三维模拟研究方面， AVL 公司采用 FIRE仿真空气侧、发动机热部件和冷却液三者之间的耦合作用，FIRE被连接 到有限元程序 (ABAQUS 和MSCNASTRAN) 与热力学代码 BOOST 中。三维模拟既可以研究 发动机动力部分的热变化情况。另外，顾宁，倪计民等利用KULI 软件建立了发功机冷却模 型对瞬态下冷却温度以及润滑油温度变化进行了仿真。 而国外， 在这方面起步比较早，他们更多的是把整车系统都考虑进来。美国就曾把汽车 热管理技术列为美国21世纪商用车计划的关键技术之一。所以国内在这方面投入的精力是很 大的。其中一篇论文上介绍了一种中型军车上应用的一个热管理系统，他们把发动机热

23、管理 系统与传动系统冷却分离开来，并且把风扇与水泵都从发动机身上解脱出来了，利用电控系 统来控制。并利用AMESim 软件建立起了整个冷却系统，如图3所示。通过与实际试验相比 较，仿真结果与试验数据时相符的。 图 3 高级热管理系统结构图 从上面我们可以看出，仿真不管精确程度好坏，都必须与试验研究紧密结合起来，才能 真正达到相互互补，实现热管理系统的真正优化。而仿真也大大缩短了系统的开发时间，减 少了成本。 上文主要是针对汽车发动机热管理的研究进行了讲述，但是发动机整车热管理不只是包 括发动机系统， 同时还包括暖通空调系统、发动机舱的热管理。下面主要说一下发动机舱的 研究进展。 3 发动舱热管

24、理研究 在整车开发过程中，如果在设计阶段没有充分考虑发动机舱的布置对机舱内流的影响， 就很可能形成机舱内冷却空气的严重回流，甚至局部的流动“死区”，形成机舱内的气体被 循环加热， 造成机舱整体或者局部温度过高，影响车辆的正常使用性能，严重的可能会引起 车辆的自燃。 后期问题的解决也可能会引起机舱空间布置的重新更改，造成设计周期的延长 和开发成本的巨大浪费。 国内对机舱的研究也只是局限于利用简单的机舱冷态分析，并没有进行复杂的热分析； 借助于 CAE软件，如STAR-CD 、GT-SUITE 、GT-COOL 等软件； 因为机舱内的空气分布复杂， 以为模拟根本无法准确的反映机舱内的空气流动情况和

25、分布情况，所以， 很多时候要与三维 模拟软件进行联合仿真。最后根据仿真分析结果和试验结果，并辅助于一定的设计经验来分 析设计缺陷， 来达到为机舱布置和设计提供理论知道的实际意义。而实际上， 机舱散热性的 好坏， 主要与散热器、冷凝器、冷却风扇等部件的布置有着直接或者间接的关系。国内对于 机舱的研究，也主要是考虑布置的要求，并从这方面下手来进行相关研究的。 4 整车热管理系统的研究 整车的热管理系统是个复杂且庞大的工程，你不能单一的考虑某个部件的好坏，而是从 整体上去考虑去研究。因此， 一个现代汽车热管理系统应该能把整个汽车冷却系统、汽车外 部空气动力学、以及乘客舱的所有部分的功能整合到一块，实

26、现模块化管理与研究。 而整体的模块化管理要首先基于以下两方面考虑： 第一就是汽车的预热。一方面， 汽车的热管理系统的相应部分在寒冷气候工况下能迅速 地给乘客舱传递足够的热量。另外，还要给汽车挡风玻璃提供足够的热量，用来除冰/除雾， 挡风玻璃处的间隙是影响乘客安全的关键因素之一。另一方面， 汽车热管理系统不得不得到 保证， 汽车在暖及过程中需要足够的热量，这是为了在最小的时间内达到运行温度，从而减 少暖机过程的机油耗。如果是混合动力汽车，它的热管理系统不仅要考虑到先前的，还要考 虑到电池和其他电器元件的热的要求。 第二就是热机运行工况。在这个阶段， 基本的冷却要求就是要保证汽车的所有部件在汽 车

27、所有的工况下都能得到充分冷却，和流体一样， 要保证结构的最大寿命极限。发动机部件 的温度极限和冷却介质的限制温度在所有的汽车固定极限工况下都要得到控制。 目前在国内， 这方面的工作还几乎没有，只是局限于上面介绍的发动机的热管理以及某 些冷却部件的配合等。究其原因， 还是因为国内相应的研究配套设施跟不上，科研人员的技 术水平有限。另外，就是国内科研环境以及政策的限制，科研机构、高校或者公司都没那么 大的精力与财力投入到这方面的研究。整车热管理的研究所需成本之高，所需设备造价也高， 因此限制其在国内的发展速度。 然而对于国外， 在这方面的研究是比较多的。因为不管是科研环境还是试验设施都是能 跟得上

28、的。所以整车热管理在国外发展的是比较快的。其中 AVL公司在这方面做的就比较好。 它所关注的不仅仅是发动机，在整车方面的研究也是投入了很大的精力。下面介绍的都是国 外正在做的或者做过的一些工作。 4.1 一维仿真的应用 下面涉及到我们应该如何对整体进行考虑： 基于试验来对汽车热管理系统的设计进行全面的考虑，这将会浪费我们太多的资源。幸 运的是，仿真工具在汽车的热管理预设计阶段已经变得非常的重要。他们都达到了成熟阶段； 他们可以成功地提供一个有效地范围，从而预测汽车开发的目标。 然而基于软件的仿真，我们主要从动力系统的热传到和排放系统、机舱流动、 进出乘客 舱的热传导三方面进行考虑，并利用相应的

29、软件进行仿真分析。 由于整车的热管理涉及到的系统比较多，因此仅仅依靠某两个软件是实现不了全面仿真 的。我们需要把一维软件与三维软件进行联合仿真，只有这样， 我们仿真的结果才具有可信 性。 AVL 公司在这方面做的工作比较多，他们对这方面的研究也是比较深入的。不同的一 维热管理编码被整合到汽车仿真软件AVL CRUISE 里。在这个系统里， AVL CRUISE 被用 来提供好汽车载荷，运行和环境工况给热流代码。AVL CRUISE 还被用来控制执行顺序和不 同软件包的数据传送。 图 4 给出了基于一维仿真工具的热管理模型的整合系统。AVL CRUISE 被用来在最上 层，而其他代码通过分布式组

30、件对象模型和动态链接库被整合到AVL CRUISE 的环境里。 这个系统的主要部分已经被完成，这里 CRUISE 与 AVL BOOST 进行耦合， 被用来仿真气体 流动循环，而FLOWMASTER （FM2）被用来模拟仿真冷却液和润滑液回路循环。AVL 应 经开发了一种一维自动网格生成器。这个一维网格可以被加载到FEM2 中，并且可以被链 接到冷却液润滑液循环回路。所以，软件的联合能使得结果更优化。 图 4 整车热管理系统的瞬态分析 不能上面主要就是利用一维仿真软件来对整车系统进行建模仿真，其计算精度能达到一 般要求。 因此，为了更能精确的模拟实际汽车的运行情况，我们还要借助于三维软件的分析

31、。 4.2 三维仿真的应用 基于热管理系统仿真的三维模型如图5 所示。这个图给出了热管理系统的三个子系统。 第一个， AVL Fire 已经与及有限元分析软件平台相结 合。这个有限元分析平台可以用来计算结构中的温度分布，而可以计算对流换热系 数和靠近汽缸壁面的温度。可以用来计算气体循环平均温度以及对流换热系数。 如果需要更详细气路的计算，可以， 但是这类分析， 气体侧的一维模型已经可以给 出足够好的结果。 图5 基于三维软件平台的整体热管理系统 在第二个子系统中，对于热管理舒适性的评价有个专门的函数。比如，当量温度， 预测 平均投票率和预测满意度指数，这些都被整合到SWIFT 中。用于计算流体

32、力学计算的 的边界条件可由一维仿真提供或者通过测量得到。SWIFT 可以与 INKA/TILL结合， 而光辐射 以及详细的参数变化在模型里考虑。为了证实仿真方法的实用性，大量试验数据与仿真结果 已经进行了比较。 第三个汽车热管理子系统是机舱流以及这个子系统与乘客舱部件、发动机的相互作用。 不管是一维还是三维，它们都不能单独完成整车系统的仿真。一维应用可以被用来鉴别 不同的概念， 而三维仿真应用主要是提供局部温度和整车方面的速度的详细信息。因此， 需 要进行相应的联合仿真，才最终能达到最优化的效果。 两种方法可以相互协调。换句话说就是， 一维仿真系统和三维仿真系统的配合。在一维 应用中，气道的循

33、环。冷却液的循环，润滑油循环和发动机结构，它们的之间的循环以及部 件之间的相互作用都被考虑到了。这些节点的相互作用由汽车仿真代码来控制，它们可以给 这些一维节点提供载荷，运行条件和环境条件。 而三维热管理系统可以从一方面模拟气体与结构的相互作用，从另一方面模拟结构与冷 却液的相互影响。三维计算流体力学（Fire）应经与有限元程序（ABAQUS 和 NASTRAN ） 以及热力学编码BOOST 进行联合。计算流体力学编码还可以被用来研究乘客的热舒适性。 5 总结 纵观目前汽车热管理系统的发展趋势，从设计的有效性和实用性方面来看系统的部件 结构和布局结构优化是改善汽车热管理系统的关键。使用电控冷却

34、部件实现精确冷却和分流 式冷却的合理整合，能最大程度满足逐渐提高的热管理系统性能要求，具有十分理想的应用 前景； 而热管理系统的智能化、模块化和集成化是未来发展的目标；全新热管理材料的出现 必将加速热管理系统模块化和集成化的进程。 另外，随着计算机技术的迅速发展，计算流体力学以及计算传热学已经成为新兴学科， 它们为我们在汽车热管理研究方面提供了更加好的理论支撑。各种专业软件的应用，极大地 加快了我们开发的速度；利用软件的仿真， 不仅可以缩减开发周期，同时也节约了大量资金。 尽管各种一维或者三维软件的应用给我们提供了很大的便利，但是它们终归是虚拟技术，一 切还要回到试验研究中去，它们是要基于实际

35、的试验才能验证仿真结果的正确与否。因此， 只有把两种方式有效的结合起来，实现功能上的互补，我们才能最终得到一个很好的结果。 参考文献： 【1】王贤海，杜传进等. 汽车热管理系统研究现状及新进展.拖拉机与农用运输车.2005 【2】齐斌，倪计民等 . 发动机热管理系统试验和仿真研究. 车用发动机 . 2008 【3】梁乐华， 高懿等 . 应用热管理平台分析汽车冷却系统参数和灵敏度. 设计 研究 .2008 【4】张翔，王佳等 . 应用 Kuli 软件设计发动机冷却系统. 北方汽车 .2009 【5】 田 颖 ，金振华等 . 汽车热管理试验台测试系统研究. 车用发动机 .2009 【6】齐斌. 载

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