《015_电动汽车电机水道阻力CFD分析.》.pdfVIP

电动汽车电机水道阻力 CFD 分析 沈栋平 [富奥汽车零部件股份有限公司研发中心，130013] [ 摘 要 ] 通过对某电动汽车电机水道内流场 CFD 分析，了解其内部压力分布与流速分布情况，以及压 力损失情况，初步掌握电机水道的冷却能力。 [ 关键词 ] 水道，流场，压降 Pressure drop CFD analysis of the water jacket in a motor of electric vehicle Shen Dongping [Reserch and Development Center, Fawer Automotive Parts Limited Company, 130013] [ Abstract ] By CFD analyzing the cooling water jacket flow field in a motor of electric vehicle, attain the flow speed, pressure drop and the cooling condition in the motor preliminarily. [ Keyword ] Water jacket, Flow field, Pressure drop 1 前言 本文利用商业 CFD 分析软件 ANSYS FLUENT 对某电动车电机水道的内流场进行 CFD 模拟分析，通过分析了解其内部的速度分布和压力分布情况，可以初步了解影响电机水道 换热性能的主要因素，明确提高电机水道换热性能的方向。并将 CFD 分析结果与样件试验 结果进行对比分析，验证 CFD 分析的可靠性。 2 电机水道阻力 CFD 分析 CFD 分析前处理采用 ANSYS ICEM CFD 软件，求解及结果的后处理使用 FLUENT 软 件。计算模型的三维几何模型由 CATIA 软件生成，通过ParaSoild 格式导入ANSYS ICEM CFD 软件。 2.1 计算模型与网格划分 由电机三维模型通过CATIA 软件进行布尔运算，提取电机水道流体区域，电机水道几 何模型如图 1。运用ANSYS ICEM CFD 软件对电机水道进行网格划分，由于模型结构比较 复杂，全部采用非结构化的四面体网格；为了保证在各个流通截面上有至少 3 个以上的网 格，进行网格划分时必须控制较小面积处的网格尺寸；同时为了获得更好的求解收敛性， 将入口和出口均进行适当延长，延长的距离大约为 8 倍的直径。整个电机水道计算模型的 网格数在 150 万左右，网格模型如图 2 。 图 1 电机水道几何模型 图2 电机水道网格模型 2.2 物理模型与边界条件设置 电机水道内流动CFD 分析过程中认为冷却液在电机水道内部的流动是稳态、绝热、不 可压缩的粘性湍流流动，采用标准的 k- ε湍流模型和标准的壁面方程，电机水道的内壁面 认为是水力光滑的，采用非耦和隐式算法，二阶求解精度。为了与试验条件一致，电机水 道 CFD 分析过程中采用标准大气压下（1bar），T=65ºC 的纯水作为冷却液，其相关的物性 3 参数如下：ρ=980.45kg/m ；c =4183J/(kg ·K) ；Viscosity =0.00043kg/(m ·s)；Ther. p cond.=0.6635w/(m ·K) 。冷却液的体积流量分别为 2L/min ，4L/min ，5L/min，6L/min，7L/min， 8L/min，9L/min，10L/min，11L/min，12L/min。对于电机水道的流动模拟分析，采用质量 流量入口+outflow 出口的边界条件。 2.3 CFD 计算结果分析及与试验结果对比 分别对电机水道各个入口流量进行数值模拟计算，图 3为入口流量为2L/min 时电机水 道壁面压力分布情况，图 4 为入口流量为 2L/min 时电机水道壁