摘要：利用三维仿真软件，将2种不同格栅在50 km/h车速下，对前端冷却模块气流状态的影响进行了模拟，并与风洞试验室进行的整车试验结果进行对标，对仿真模拟的准确性进行验证。在项目前期概念设计阶段，对改型格栅进行性能验证，代替实车对比试验，对整车开发有重要的指导意义。

    随着近几年汽车工业的迅猛发展，各整车厂面临越来越大的竞争压力。为了赢得市场，各家纷纷推出新产品，涉及外饰件改款的所谓小改款车型成为新产品推出的一种重要选择。然而，无论是前保险杠、前端格栅或是前照灯等零部件的修改，都离不开对改款后的各项性能进行再次验证。传统方法多是通过将原型车和改款车进行整车对比试验，但因试验验证方法周期长、成本高，故而无法缩短开发周期。

    随着计算机技术的发展，CFD技术被越来越多地应用到汽车设计中。通过CFD模拟分析在各设计阶段的介入，可以及时验证设计，同时帮助优化设计方案，缩短开发周期，节约开发成本。然而，CFD模拟在模型选择和计算精度上仍不是非常成熟，所以本文通过两款不同格栅（图1）冷却模块气流状态的模拟，对比实际的整车试验结果，分析模拟与试验结果的差异。

1冷却模块简介
    冷却模块是用于冷却发动机的各冷却零部件的组合，一般来说主要包括散热器、冷却风扇和中冷器等。因为其通常布置在发动机舱前段位置，故常称之为前端冷却模块。

2仿真分析建模
2.1基本理论
    本文中前端冷却模块的气流模拟选用Fluent求解器，Fluent包含所有的求解方程，可以直接得到计算结果也可以进行后处理。选用K-ε不可压湍流模型进行稳态计算，差分格式为二阶迎风格式，隐式解法，残差曲线判定精度为1.0e-6。在求解初始化时，将3个方向的初始速度设为0，地面固定不动（模拟风洞试验）。

2.2建立模型
    将CAD模型导入ANSA中进行几何处理，建立求解域。计算域与网格划分如图2所示。将在ANSA中生成的面网格导入TGrid生成体网格，最后将生成的体网格读入Fluent中求解计算，总网格数14000000，节点数2942813。

2.3边界条件的设定
    1）计算域进口速度进口边界，设定为13.89m/s（相当于50 km/h车速）。
    2）计算域出口压力出口边界。
    3）风扇模型选用Fluent自带风扇模型，通过风扇试验数据拟合二次曲线，得出多项式系数。
    4）散热器模型多孔介质，域内阻力系数由相关散热器的试验数据整理得出。
    5）流动介质空气温度为25℃；空气密度为1.205 kg/m3。车体、风扇、散热器为流体区域。

3仿真结果分析
    图3为车速50 km/h条件下，两款车的散热器和冷却风扇质量流量的比较结果。由图3可以得出，前端散热器空气质量流量的差异在8％以内，冷却风扇的差异在6％之内，格栅1性能略好于格栅2。同时，因为两款格栅的上、下部分的造型都有较大的不同，所以流经冷却模块上、下端面空气的速度有比较明显的差异，y=0.1截面上的速度矢量图见图4和图5。

    由速度矢量图可以看出，流经格栅1的空气平均速度明显高于格栅2，且流经散热器的平均速度的趋势也大致相同。

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