发动机作为汽车的重要组成部分,其集成度较高,工作环境恶劣且散热量较大,随着各类增强发动机动力新技术的应用,舱内气流状态和热环境变得更为复杂。过高的舱内温度会使热敏零部件失效甚至自燃,研发阶段发动机舱热管理的设计与分析极为重要。本文以某SUV车型为研究对象,结合实际SUV车型研发项目和相关理论知识,对该SUV车型进行机舱热管理分析优化和试验验证。主要工作从以下几个方面展开:1、对冷却系统中的关键部件进行性能评估。通过匹配设计原则,结合实际工程要求,评估冷却系统中的重要零部件性能是否满足发动机散热要求。2、搭建三维整车数值计算模型,进行冷流场计算。得出初始模型机舱内流场分布情况,获取通过散热器、冷凝器和中冷器的风速、风量和机舱内部气流特性等相关数据,为后续分析机舱内气流速度、气流量、流场特性等对冷却性能的影响奠定基础。3、应用一维与三维联合仿真方法,分析怠速和中低速爬坡两种工况下发动机的平衡水温情况,同时获取换热器后出风温度进行三维热流场计算,通过对机舱内重要截面的温度场和流场进行分析,预测机舱内的热害风险。仿真结果表明,中低速爬坡工况时发动机水温偏高,风扇电机、蓄电池、起动机等热敏部件存在热害风险。综合分析机舱内流场和温度场特征,确定发动机水温偏高主要是由于机舱进气量偏低,热害风险则是由于受到热源部件热辐射、局部热量堆积等因素的影响。4、针对机舱内水温偏高和热害问题,提出提高风扇性能或散热器性能,增大格栅开口比,增加导流板等优化方案。建立自动优化平台,应用近似模型和遗传算法优化机舱散热性能。对导流板结构进行自动优化,以导流板的长度和倾斜角度作为优化变量,根据机舱空间选取合适的变量优化范围,采用自适应网格方法,实现变量参数化,通过集成软件调用网格变形软件、计算流体仿真软件和采样模块DOE搭建自动优化平台,采用最优拉丁超立方法完成样本点数据采集,结合近似模型方法和遗传算法优化导流板结构特征。优化后,得到各换热器进气量最优的导流板结构,在此基础上,经计算发动机水温满足许用要求,机舱内热害风险有所下降,对仍存在热害的部件增加热保护优化措施。建立基于自适应网格方法的自动优化平台,很大程度上缩短优化工作的计算求解时间,为优化工作提供一种快速有效的方式。5、进行样车热平衡试验,获得怠速和中低速爬坡工况下发动机平衡水温和关键热敏部件温度测试结果,对仿真结果与试验测试数据进行对比与误差分析,经计算冷却系统仿真精度达到3.15%,机舱内热害仿真精度达到10.33%。结果表明,优化后发动机水温符合安全使用要求,整车热平衡能力良好,优化方案有效,仿真计算结果精度较高。