随着社会经济水平的进一步提升,汽车作为运输工具和交通工具已经成为人们日常生活中的必需品。在汽车排放法规日益严格以及人们越来越重视乘车舒适性的大背景下,汽车发动机升功率不断提高,发动机热负荷也不断增加。由于汽车发动机舱空间狭小,机舱布置十分紧凑,各个部件及系统相互影响,发动机舱内的空气流动与传热过程非常复杂、散热十分困难,直接影响着燃油经济性、动力性、排放性、安全性和舒适性等重要指标。本文搭建了整车三维仿真平台和一维匹配计算平台,利用仿真计算,围绕合理组织发动机舱内空气流动、改善热回流以及优化换热器前端进风参数等开展系列研究,具体的研究内容和主要结论如下:1、利用STAR-CCM+软件搭建整车三维仿真计算平台,开展发动机舱流场计算;利用KULI软件搭建一维匹配计算平台,预估整车热平衡能力;利用整车热平衡试验数据校核三维计算和一维计算结果,验证了三维仿真计算平台和一维匹配计算平台的准确性和可靠性。2、基于低车速、高扭矩的典型工况开展三维流场计算,分析发动机舱内空气流动和换热细节,并对流场进行优化设计。研究表明:左右及下部热回流挡板的设计能够有效改善热回流并使换热器进风温度降低4℃以上;车架横梁优化方案能够有效降低发动机舱内空气流动阻力,提高空气流出发动机舱的平顺性;采用流场综合优化方案的各计算工况下冷却模块的进风量均明显增加、进风温度明显降低。3、基于发动机舱三维流场计算,研究了风扇安装距离、风扇罩覆盖比例和风扇罩造型对冷却模块进风量、进风温度、进风速度均匀性和温度均匀性等四组进风参数的影响,研究结果表明:增加散热器与风扇之间的距离有利于降低进风温度、提高冷却模块进风速度均匀性和温度均匀性,尤其是对进风温度均匀性的提高幅度更大;风扇罩相对风扇的覆盖比例在0.6到0.8之间是合理的区间,过大的覆盖比例不利于换热器进风参数的优化;风扇罩出风口径向收口长度大于5mm有利于提高中冷器和散热器的进风量、降低进风温度以及提高散热器的进风速度均匀性和温度均匀性。4、利用KULI搭建整车热平衡一维匹配计算平台,评估了发动机舱流场综合优化方案下的整车热平衡能力,结果表明发动机舱综合优化方案满足整车热平衡能力设计要求。此外,基于一维匹配计算平台及其改进的描述散热器分区模型的一维平台,开展了进风量、进风温度、进风速度均匀性和温度均匀性对散热器性能的影响研究。研究结果表明,提高进风量和进风温度均匀性、降低进风温度均能够线性提高散热器的换热性能;进风速度均匀性的提高使散热器性能呈先急剧提高后平缓提高的趋势;对比四组进风参数在相同变化程度下对散热器性能的影响可以看出,进风量和进风速度均匀性对散热器性能的影响更大。