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車輛冷卻液液壓系統是車輛不可缺少的組成部分，其性能決定著車輛的性能和壽命。冷卻系統的正確設計取決于對系統部件的深入理解和精確的建模。此外，冷卻液必須通過幾個復雜的幾何體，在這些幾何體中，很難使用解析模型或一維流模型獲得詳盡的流動細節，因此，有必要建立3D CFD模型。

 圖1顯示了整個冷卻液系統的流程示意圖。簡化的部件包括散熱器、輔助散熱器、廢氣再循環裝置（EGR）、加熱器芯（HC）、可變流量電阻器加熱器芯（VFR HC）、變速器油冷卻器（TOC）、發動機油冷卻器（EOC）。通過將原始幾何體替換為一些直管段進行簡化，并將其建模為多孔介質，以模擬原始組件幾何體的流動阻力。

 圖2（a）表示獨立泵模型，其中接口標記為泵出口的壓力測量位置，計算進出口壓差。圖2（b）表示泵葉片附近的網格結構，其中橫截面圖清楚顯示了泵葉片附近的精細網格結構。獨立泵的總單元數約為170萬，完整冷卻系統的單元數為550萬。這里，紅色區域是MRF域。MRF域通過建立MGI交互面的方式，連接蝸殼和進氣管。

 圖3表示帶泵的完整冷卻系統和一些簡化部件。與獨立泵相反，整個冷卻液系統只有一個出口邊界條件，設置為大氣壓力邊界條件。在脫氣瓶蓋處施加出口邊界條件。使用穩態方法模擬完整的冷卻劑模型，使用MRF方法模擬泵。

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采用CFD瞬態和穩態（MRF）方法對車輛冷卻系統中的獨立泵進行了模擬。該泵在3000 rpm和5000 rpm兩種不同轉速下進行了測試。對于每個轉速，模擬了包括部分負載到過載的流量范圍，并根據模擬結果計算了泵的壓力升高、扭矩和功率值。

圖4可以觀察到，對于3000和5000 rpm，瞬態模擬預測的壓力上升與試驗結果非常匹配（在10%以內）。然而，盡管額定流量和更高流量的MRF預測與實驗數據非常吻合，但對于較低流量，它在很大程度上高估了壓力上升，在本研究考慮的最低流量下超過20%。

與圖4類似，圖5（a）和圖5（b）分別表示根據仿真結果計算的功率和扭矩的比較。雖然在額定或更高流量下，MRF可以很好地預測試驗壓力上升，但通過MRF方法計算的離心泵功率和扭矩與所有流量條件下的試驗結果相差很大。另一方面，瞬態仿真結果與試驗數據非常吻合。

為了理解系統級的MRF預測，在穩態條件下對帶有泵和一些簡化部件的完整冷卻液系統進行了模擬，同時對泵進行了MRF建模。

圖6顯示了不同流量下壓力上升的試驗數據、MRF預測和瞬態預測之間的比較。MRF和瞬態模擬預測的泵壓升和流量精度均在8%以內。

圖7是圖4和圖6的組合圖，其中既顯示了獨立泵曲線，也顯示了冷卻系統中的泵工作點。對于獨立的情況，觀察到當泵運行接近或高于泵的額定流量時，MRF可以很好地預測。仔細觀察系統中的泵運行點表明，對于每個泵速度，泵的運行接近或超過其額定流量。

為了可視化瞬態和MRF方法之間的差異，從3000 rpm的泵速考慮了兩種流量情況。一個是低流量工況（3000 rpm試驗工況下最高流量的0.15倍），即泵在部分負載下運行，另一個是高流量工況（3000 rpm試驗流量最大），其中泵在接近或高于額定流量（即滿載）的情況下運行。計算結果如圖8，圖9和圖10所示 。高流量下MRF模擬結果與瞬態模擬街過相似，低流量下MRF模擬結果與瞬態模擬結果存在差異。

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該文章介紹了使用商用Simerics MP+軟件對離心泵進行CFD分析的兩種不同方法模擬，從模擬結果來看，研究結果可以總結為：

1. 瞬態方法可以更好地預測流動物理。

2. 如果泵的運行接近或高于額定流量，MRF模擬可準確預測試驗壓力上升

3. 對于較低的流量或部分負載運行，MRF預測的壓力升高高于試驗。

4. 建議不要依賴MRF結果計算出的流體扭矩和功率，因為MRF結果計算出的功率和扭矩可能是錯誤的。

基于當前的研究和之前的一些其他研究工作，可以得出結論，使用MRF方法對離心泵進行計算不夠準確。模型預測可能高于或低于部分負荷運行的預測，并且可能對泵的幾何形狀敏感。然而，對于接近或超過額定流量運行的泵，MRF方法可用于精確預測泵曲線。