Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

О ВОЗМОЖНОСТИ РАСЧЕТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОТОРНОГО ОТСЕКА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА STAR-CD

Валов С.В. Филькин Н.М.
Существенная часть содержащейся в топливе энергии в процессе работы двигателя преобразуется в теплоту. Этот тепловой поток частично может использоваться для отопления салона автомобиля, но наибольшая его часть для обеспечения надежной работы двигателя должна отводиться в окружающую среду с помощью системы охлаждения. Определение необходимых параметров системы охлаждения чисто экспериментальным путем требует много времени и больших затрат. Существующие теоретические методы определения этих параметров недостаточно точны. Поэтому при поиске технических решений чаще всего используют расчетные методы, базирующиеся на экспериментальных исходных данных.

Организация движения воздуха внутри автомобиля является вынужденной мерой. Поток воздуха необходим для обеспечения охлаждения двигателя, вентиляции салона, охлаждения тормозов или других элементов. В принципе можно организовать воздушный поток для этих целей принудительно, например, с помощью вентилятора, но при этом затраты мощности могут быть выше или это может сопровождаться повышенным шумом и т. п. Наибольшее количество воздуха, протекающего внутри автомобиля, используется для системы охлаждения двигателя автомобиля.

Одним из эффективных направлений расчетного анализа аэродинамики моторного отсека двигателя легкового автомобиля является конечно-элементный анализ конструкции с использованием программного комплекса STAR-CD.

В качестве примера решения подобной задачи можно привести результаты численного анализа системы отопления и вентиляции автомобилей семейства "ИЖ". При проектировании отопителя автомобилей семейства "ИЖ" решалась задача внутренней аэродинамики для повышения эффективности его работы. Эта информация необходима проектировщикам для внесения изменений в конструкцию отопителя.

Корпус системы отопления и вентиляции автомобилей "ИЖ" (рис. 1) представляет собой сложное изделие, состоящее из нескольких деталей (корпус отопителя; центральный, левый и правый боковые воздуховоды; воздуховоды, обдувающие задние сиденья; левый, правый и центральные дефлекторы).

Для постановки задачи приняты следующие допущения: течение в отопителе установившееся и однофазное; в модели нет вращающихся механических частей, например, лопастей вентилятора; теплообмен отсутствует; внешние границы расчетной области непроницаемы (нет утечек через уплотнения), кроме входных и выходных отверстий.

Поток воздуха на входе отопителя создается при помощи турбинного нагнетателя. Затем поток разделяется и через выходные отверстия поступает в салон автомобиля (рис. 2). Нагнетатель работает в трех скоростных режимах.

1

Рис. 1. Конечно-элементная модель внутреннего пространства системы отопления и вентиляции

2

Рис. 2. Схема распределения потока воздуха в отопителе

Нагнетатель работает в трех скоростных режимах. Исходя из технических характеристик нагнетателя количество подаваемого воздуха в каждом режиме постоянно и равняется: на первом режиме - 200 м3/ч, на втором режиме - 300 м3/ч, на третьем режиме - 365 м3/ч.

На зонах выхода воздушного потока из соображений общей неразрывности (сплошности) течения задано условие равенства масс воздуха на входе и выходе системы отопления и вентиляции автомобиля и мягкие граничные условия.

Анализ результатов расчета, выполненных с помощью программного комплекса STAR-CD, позволил сделать следующие выводы:

  1. В нижней части отопителя возникают циркуляционные зоны, приводящие к застаиванию воздушного потока. Расположение выходных диффузоров не создает достаточную вентиляцию пространства в зоне ног водителя, хотя обеспечивает необходимую скорость на выходе.
  2. При данной схеме расположения радиатора перед ним возникает застойная зона, что приводит к ухудшению процессов теплообмена и неравномерности потока после радиатора. Рекомендуется изменить расположение радиатора (вертикальное на горизонтальное), что позволит выиграть в пространстве для размещения испарителя, избавиться от застойной зоны перед радиатором и более равномерно распределить воздушный поток после радиатора.
  3. Профили скоростей на щелевых насадках воздуховодов, направленных на обдув ветрового стекла, имеют ярко выраженную неравномерность. Для обеспечения равномерности распределения потока воздуха через плоские (щелевые) насадки и повышения эффективности обдува ветрового стекла необходимо изменить конструкцию центрального воздуховода системы отопления.

Работа представлена на заочную электронную конференцию «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства», 15-20 июня 2008 г. Получена в редакцию 02.03.09г.

Библиографическая ссылка

Валов С.В., Филькин Н.М. О ВОЗМОЖНОСТИ РАСЧЕТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОТОРНОГО ОТСЕКА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА STAR-CD // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 4. – С. 71-73;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26326 (дата обращения: 17.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074