冷卻系統優化的案例
某PHEV汽車電機冷卻系統熱管理策略優化
由圖9（a）、 （b）可知，春秋季環境，城市循環工況下，電子水泵控制策略優化后，電子水泵轉速在975～3 250 r/min之間跳動.相對于策略優化前，電子水泵轉速頻繁啟動、停止的情況，水泵運行更為穩定，對水泵運行可靠性、噪音都能有所控制.同時、電子水泵輸出功率較優化前有所減小，整個城市循環工況電子水泵總能耗降低為5.78 kJ，相較于策略優化前，降低了54%.
圖8 優化后城市循環工況部件進水水溫
圖9 優化后城市循環工況電子水泵轉速和功率
由圖9（c）、（d）可知，夏季環境，城市循環工況下，電子水泵控制策略優化后，電機冷卻系統各部件初始溫度均為環境溫度45℃，電子水泵以3 250 r/min轉速工作，大約200 s后，電機進水溫度穩定在54～56℃之間波動，位于40～60℃溫度區間，電子水泵持續以3 250 r/min轉速工作，完成整個城市循環工況.相對于策略優化前6 500 r/min工作轉速，電子水泵工作轉速大幅降低.電子水泵的輸出功率較優化前也大幅減小.相對應的整個城市循環工況，電子水泵總能耗降低為27.58 kJ，相較于策略優化前的188.84 kJ，降低了85%，能耗降低明顯.
4 結 論
1）針對某插電式混合動力汽車設計了一套整車電機冷卻熱管理系統，來保證動力系統、電池系統、空調系統等在各模式/工況下的安全可靠運行.
2）基于三維CFD仿真分析與一維系統仿真分析相結合的方法，計算了電機冷卻系統在純電動模式，低速蠕行工況和60 km/h爬坡工況下系統的溫度和流量，評估系統設計可行.
3）考慮到熱管理系統的能耗，對電機冷卻系統中電子水泵及其控制策略進行優化.計算了優化前后，春秋季、夏季兩種環境下，城市循環工況（30次）電機冷卻系統電子水泵總能耗.計算結果顯示，優化后，春秋季、夏季環境，城市循環工況下，電子水泵能耗分別降低54%和85%，能耗降低明顯。
展開 冷卻棒，導熱管在模具冷卻系統中的應用
一、冷卻導熱管的特點介紹
冷卻棒又名導熱管適合細長型芯和普通冷卻水無法到達的狹窄位置，它有很好的熱傳遞性能，可以將一端的熱量迅速傳遞到另一端，安裝冷卻棒后，在合適位置上接通冷卻水，就實現了一個最佳的熱轉換過程。這個轉換過程不僅僅是通過金屬傳遞熱量，而是利用銅管內的制冷液作為熱交換媒介，熱傳導性是銅的200倍左右。不生銹，不產生水垢，溫度范圍-50°C～200°C。
二、冷卻棒導熱管的安裝注意事項
1.安裝孔徑加工要比?D大0.1m/m～0.2m/m。
2.安裝深度需達到管總長L的1/3～2/3的長度，其余部分為冷卻水浸泡面積。
3.導熱管裝入時，如果涂抹傳熱潤滑膏效果會很好些，增加熱傳導性能的同時還可以起到穩固作用。
4.冷卻水道孔徑應D1.5mm以上直徑，以便冷卻水可以帶走足夠的熱量與方便溫度調節。
5.導熱管不可切斷和拆卸，也不可彎曲和壓扁，這點在設計時要充分考慮到這一點。
三、安裝示意圖：
四、冷卻棒的工作原理介紹
1、冷卻棒具有很好的熱響應性，利用其優良的熱傳導性，可以把模具微小但突出部分因注塑帶來的熱量（不容易用普通的冷卻方法冷卻）從一端迅速傳遞到另一端，由裝有冷卻水的部份進行冷卻，再把低溫傳遞到頂端，周而復始。
2、冷卻棒是由特制的紫銅管加入網狀管芯后，再加入一定量的制冷劑精制而成。制冷劑在封閉的管內吸收外部熱量而揮發，揮發的制冷劑因氣壓差向低溫端移動，在低溫端釋放熱量而液化，液態的制冷劑因網狀管芯的吸力作用返回頂端。
3、在安裝前一定要做熱響應性測試：在80℃或者100℃熱水或開水中，將的冷卻棒浸入1/2長度，在 5秒鐘或者稍長衣點時間內，冷卻棒上端部溫度達到70℃左右或者更高些為優良品，反之則效果會差些。
展開 Moldex3D仿真分析之運用冷卻水路回路精靈有效建構模具冷卻系統
在射出成型領域中，冷卻系統至關重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。
然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理、編輯水路線條的便利工具，能有效、快速整理復雜的水路路線，加速前處理進程；并以線條代替3D實體水路，減少網格生成的失敗率，提升仿真分析速度。
冷卻水路回路精靈能自動生成最長的適當水路曲線，并標示進出口。在擁有實體3D水路以及水路進出口位置的前提下，該功能可協助用戶快速建立水路回路曲線。本文將示范使用工具頁的中心線、連接信道曲線，再透過冷卻水路回路精靈完成水路回路及進出水口設定*。
*注：本文所介紹的功能僅供演示目的，冷卻水路回路精靈支持更多樣的建立水路曲線功能。
操作流程
步驟1：萃取水路的中心線條
匯入幾何后，在建立水路前，先使用工具欄的中心線來萃取模型中的3D實體水路幾何面，擷取所需的水路幾何線條。點選中心線并進入建構中心線的接口后，框選要萃取中心線的實體水路曲面群，也可以一次框選多個實體水路曲面群，框選好之后點選確認，即完成中心線萃取（右下方圖中的黃色中心線條）。
步驟2：整理連接不完整的水路線條
由工具欄點選連接信道曲線，并框選之前產生的中心線條，點選打勾完成，就會發現之前未連接的線條已自動連接。
步驟3：用冷卻水路回路精靈完成水路回路及進出水口設定
在模型頁面點選回路精靈中的冷卻水路回路精靈，框選連接好的水路線條，再一次點選抓取完成選取。
展開 汽車空調系統與發動機冷卻系統的耦合分析
汽車空調系統與發動機冷卻系統的耦合分析<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-13 18:17:07被hawk評為5星級，為發貼者加分100。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
汽車空調系統與發動機冷卻系統的耦合分析.pdf
考慮系統體積和冷卻性能的風冷電池熱管理系統策略
設計良好的電池熱管理系統（BTMS）可以有效散熱，提高車輛性能，保證車輛和駕駛員的安全。因此，電池熱管理系統具有重要的研究價值和理論意義。當前的研究主要集中在結構設計上，以降低系統的最高溫度為主要目的。然而，冷卻系統的體積對于電動汽車設計也很重要，卻很少受到關注。
02
成果掠影
近期，新疆大學盧浩老師團隊提出了一種新的電池熱管理系統優化策略，該策略綜合考慮系統體積和冷卻性能，可以根據實際應用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個步驟：優化系統設計、建立計算代碼、多目標優化和綜合模擬決策。基于計算流體力學（CFD）的數值模擬用于驗證優化后系統的冷卻性能。與當前三種電池熱管理系統設計相比，體積最多減少了13.01%。穩定發熱過程中，最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%，溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。電池組非穩態發熱情況下，5C放電倍率的時候，最大溫差下降2.28 K，最大溫差和溫度均勻性分別下降57.11%和49.15%。相關研究成果以“A flexible optimization study on air-cooled battery thermal management system by considering of system volume and cooling performance”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
03
圖文導讀
圖1 Z型BTMs示意圖。
展開 詳解發動機冷卻系統
發動機冷卻系統的工作原理
顧名思義，冷去系統的功能是將發動機受熱部件吸收的部分熱量及時散發出去，對發動機進行冷卻，使其保持在正常的溫度下工作。一般以冷卻介質分為風冷系統與水冷系統，隨著汽車發動機功率越來越大，對散熱的要求也越來越高，風冷系統由于很難達成均勻的散熱效果，容易使一些部件造成過熱損傷發動機，并且散熱效率不如水冷系統好，所以現在汽車幾乎全部使用了水冷式散熱系統。本次只為大家詳細介紹水冷式冷卻系統。
汽車發動機的冷卻系統利用水泵提高冷卻液的壓力，強制冷卻液在發動機的冷卻水道中循環流動，將發動機多余的熱量帶走，使其保持在最佳工作溫度。這種為發動機降溫的循環模式被稱為主循環，而主循環模式還必須設置成兩種不同的冷卻循環模式來保證發動機在不同工況下更好的工作，即冷車循環和正常循環，也就是老司機口中常說的小循環與大循環。
冷車循環（小循環）是指在發動機冷啟動后，溫度較低的冷卻液不會將節溫器打開，此時冷卻液只經過水泵在發動機的水道中進行循環，目的是使發動機盡快達到正常的工作溫度，等發動機溫度上升，冷卻液溫度達到節溫器設定值（一般為80度）時，節溫器閥門打開，冷卻液進行正常循環（大循環），這時冷卻液從發動機水道中流出，經過車頭位置的散熱器，進行散熱，水泵再將散熱冷卻后的冷卻液送人發動機進行冷卻循環，節溫器負責控制循環模式的切換，使發動機盡量保持在最佳工作溫度。
另外，針對車內空調取暖，系統還會設置一個單獨的取暖循環，冷卻液經過車內的取暖裝置，將熱量送入車內，再回到發動機進行冷卻，取暖循環不受節溫器的控制，只要車內打開暖風，這套循環系統便開始工作。
冷卻系統的構造
冷卻系統中，冷卻液充當冷卻介質流經發動機水道，主要零部件有節溫器、水泵、散熱器、散熱風扇、水溫感應器及蓄液罐。
首先，冷卻液作為發動機冷卻介質又被稱為防凍液。
展開 汽車冷卻系統知識
冷卻系統的主要工作是將熱量散發到空氣中以防止發動機過熱，但冷卻系統還有其他重要作用。汽車中的發動機在適當的高溫狀態下運行狀況最好。如果發動機變冷，就會加快組件的磨損，從而使發動機效率降低并且排放出更多污染物。因此，冷卻系統的另一重要作用是使發動機盡快升溫，并使其保持恒溫。
雖然汽油發動機已進行了大量改進，但是在將化學能轉換成機械能的過程中，汽油發動機的效率仍然不高。 汽油中的大部分能量(約70%)被轉換成熱量，而散發這些熱量則是汽車冷卻系統的任務。 事實上，一輛在高速公路上行駛的汽車，其冷卻系統所散失的熱量足以供兩個普通房屋取暖!如果發動機變熱，就會加快組件的磨損，從而使發動機效率降低并且排放出更多污染物。
因此，冷卻系統的另一重要作用是使發動機盡快升溫，并使其保持恒溫。燃料在汽車發動機內持續燃燒。 燃燒過程中產生的熱量大部分從排氣系統中排出，但仍有部分熱量滯留在發動機中，從而使其升溫。 當冷卻液的溫度約為93℃時，發動機達到最佳運行狀態。 在這個溫度下:燃燒室的溫度足以使燃料完全蒸發，因此可以更好地使燃料燃燒并減少氣體排放。 如果用于潤滑發動機的潤滑油較稀薄，粘稠度較低，則發動機零件可以更靈活地運轉，而發動機在圍繞自身部件旋轉的過程中消耗的能量也將減少，金屬零件更不易磨損。
類型
液冷
液冷汽車的冷卻系統通過發動機中的管道和通路進行液體的循環。 當液體流經高溫發動機時會吸收熱量，從而降低發動機的溫度。 液體流過發動機后，轉而流向熱交換器(或散熱器)，液體中的熱量通過熱交換器散發到空氣中。
風冷
某些早期的汽車采用風冷技術，但現代的汽車幾乎不使用這種方法了。 這種冷卻方法不是在發動機中進行液體循環，而是通過發動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。 一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風，使其向空氣中散熱，從而達到冷卻發動機的目的。
展開 鑄造冷卻條件的優化
本例描述了鑄造過程中最有冷卻條件的探索。冷卻位置的深度和個數，冷卻強度的引腳和最初的熔化溫度，傳熱系數都是此次優化的設計變量，設計目標包括凝固時間和溫度的變化，這是一個復雜的多目標優化問題， modeFRONTIER在解決此類優化問題中有其獨到之處，提供了適合多變量多目標大規模計算的優化算法（Fast-MOGA）,此算法采用響應面擬合加遺傳算法能夠極大加快尋優的速度，減少時間設計點計算個數，在有限的時間內找到最優解。
Moldflow冷卻分析之關鍵技術-新科益
Moldflow冷卻分析之關鍵技術
一、概述
注塑模冷卻系統設計的好壞是模具設計成功與否的一個關鍵因素，它直接影響塑料制品的質量和生產效率。在注塑成型過程中，塑料制品在型腔中的冷卻時間要占整個成型周期的70%~80%，而且冷卻的速度和均勻性直接影響制品的性能。如果冷卻系統設計不合理的話，會造成生產周期過長，成本過高，另一方面，不均勻的冷卻效果也會造成產品因熱應力而產生翹曲變形，從而影響產品品質。
二、冷卻分析技術的作用
衡量模具冷卻系統設計好壞的標準有兩個：一是是制品冷卻時間最短；二是使制品的各個部位均勻冷卻。影響冷卻系統的因素很多，除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑料頂出溫度外，還涉及到塑料與模具之間的非穩態熱循環交互作用。用實驗的方法來測試不同的冷卻系統對冷卻時間和制品質量的影響是相當困難的，也是不現實的。傳統的冷卻系統設計多以經驗為主，往往無法將冷卻系統優化，以進行均勻而有效的冷卻，結果造成成型周期過長，并可能是產品冷卻不均而導致翹曲變形。計算機分析與模擬則是完成這種預測的最佳方法。Moldflow可以對冷卻系統作優化設計，通過分析冷卻系統對流動過程的影響，優化冷卻管道的布局和邊界條件，從而產生均勻的冷卻，并由此縮短成型周期，減少產品成型后的內應力，提高產品質量，降低成本。
詳細文章內容請訪問新科益網站：http://www.cadit.com.cn/tradenews1.asp?id=253
展開 某電驅冷卻系統的一維及三維聯合仿真
圖4 電驅系統中不同元件的流阻曲線
3.3 計算結果
在高溫極限工況（環境溫度為45℃，總發熱功率為8 kW），電驅冷卻系統流量為12 L/min時，散熱器進、出水溫度及進、出空氣溫度隨時間的變化關系如圖5所示，可見電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為111℃。
圖5 12 L/min時溫度變化
電驅冷卻系統流量為14 L/min時，散熱器前后各處溫度隨時間的變化關系如圖6所示，可以看出電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為102℃。
圖6 14 L/min時溫度變化
電驅冷卻系統流量為16 L/min時，散熱器前后各處溫度隨時間的變化關系如圖7所示，可以看出電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為98℃，滿足系統最高溫度低于100℃的要求。因此，可以確認為滿足系統冷卻需求，流量最低應達到16 L/min。
圖7 16 L/min時溫度變化
4 總結
本機型設計開發之初，在僅有設計數模的情況下，首先利用三維仿真求解出相關零部件的性能曲線，這極大地縮減了項目開發周期，同時采用了一維仿真將發動機機艙熱管理簡化，可以進一步縮短仿真時間，最終確定了電機冷卻系統所需的最小流量，并對比了不同流量下對系統溫度的影響。
參考文獻
[1] HAYES G J,GOODARZI G A.電驅動系統:混動、純電動與燃料電池汽車的能量系統、功率電子和傳動[M].劉亞彬,譯.北京:機械工業出版社,2021.
[2] 余建祖.換熱器原理與設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.
[3] 袁俠義,谷正氣,楊易,等.汽車發動機艙散熱的數值仿真分析[J].汽車工程,2009(9):843-847,857.
展開 變壓器冷卻系統最全講解
油浸自冷式冷卻系統結構簡單、可靠性高，廣泛用于容量10，000kVA以下的變壓器。
圖1 油浸自冷式變壓器油流路徑
1一油箱；2一鐵芯與繞組；3一散熱管
2、油浸風冷式
油浸風冷式冷卻系統，也稱油自然循環、強制風冷式冷卻系統。它是在變壓器油箱的各個散熱器旁安裝一個至幾個風扇，把空氣的自然對流作用改變為強制對流作用，以增強散熱器的散熱能力。它與自冷式系統相比，冷卻效果可提高150％～200％，相當于變壓器輸出能力提高20％～40％。
當負載較小時，可停止風扇而使變壓器以自冷方式運行，當負載超過某一規定值，例如70％額定負載時，可使風扇自動投入運行。這種冷卻方式廣泛應用于10，000kVA以上的中等容量的變壓器。
圖2 強迫油循環風冷式冷卻系統結構
3、強迫油循環風冷式
強迫油循環風冷式冷卻系統用于大容量變壓器。這種冷卻系統是在油浸風冷式的基礎上，在油箱主殼體與帶風扇的散熱器（也稱冷卻器）的連接管道上裝有潛油泵。
展開 
【原理】變壓器冷卻系統原理及控制
2、工作冷卻器控制：每個冷卻器都可用控制開關手柄位置來選擇冷卻器的工作狀態，即工作、輔助、備用、停運，運行靈活，易于檢修每個冷卻器。
3、冷卻器的油泵和風扇電動機回路設有單獨的接觸器和熱繼電器，能對電動機過負荷及斷相運行進行保護。另外每個冷卻器回路都裝設了自動開關，便于切換和對電動機進行短路保護。
4、備用冷卻器的控制：當運行中的工作、輔助冷卻器發生故障時，能自動啟用備用冷卻器。
5、輔助冷卻器的控制：變壓器上層油溫或繞組溫度達到一定值時，自動啟動尚未投入的輔助冷卻器。
6、變壓器投入電網時，冷卻系統可按負荷情況自動投入相應數量的冷卻器；切除變壓器及減負荷時，冷卻系統能自動切除全部或相應數量的冷卻器。
7、信號回路：所有運行中的冷卻器發生故障時，均能發出故障信號。
展開 變壓器冷卻系統最全講解
這種冷卻方式廣泛應用于10，000kVA以上的中等容量的變壓器。
圖2 強迫油循環風冷式冷卻系統結構
3、強迫油循環風冷式
強迫油循環風冷式冷卻系統用于大容量變壓器。這種冷卻系統是在油浸風冷式的基礎上，在油箱主殼體與帶風扇的散熱器（也稱冷卻器）的連接管道上裝有潛油泵。油泵運轉時，強制油箱體內的油從上部吸入散熱器，再從變壓器的下部進入油箱體內，實現強迫油循環。冷卻的效果與油的循環速度有關。如圖2所示為大型變壓器使用的強迫油循環風冷式冷卻系統種的冷卻結構。
4、強迫油循環水冷
強迫油循環水冷卻系統由潛油泵、冷油器、油管道、冷卻水管道等組成。工作時，變壓器上部的油被油泵吸入后增壓，迫使油通過冷油器時，利用冷卻水冷卻油。因此，這種冷卻系統中，鐵芯和繞組的熱先傳給油，油中的熱再傳給冷卻水。這種冷卻方式效果很好，但變壓器的密封要求很高，而且冷卻過程中油壓必須高于冷卻水的壓力。如圖3所示強迫油循環水冷式冷卻系統結構。
圖3 強迫油循環水冷式冷卻系統結構
1－變壓器；2－潛油泵；3－冷油器；4－冷卻水管，5－油管道
展開 變壓器冷卻系統最全講解
這種冷卻方式廣泛應用于10，000kVA以上的中等容量的變壓器。
圖2 強迫油循環風冷式冷卻系統結構
3、強迫油循環風冷式
強迫油循環風冷式冷卻系統用于大容量變壓器。這種冷卻系統是在油浸風冷式的基礎上，在油箱主殼體與帶風扇的散熱器（也稱冷卻器）的連接管道上裝有潛油泵。油泵運轉時，強制油箱體內的油從上部吸入散熱器，再從變壓器的下部進入油箱體內，實現強迫油循環。冷卻的效果與油的循環速度有關。如圖2所示為大型變壓器使用的強迫油循環風冷式冷卻系統種的冷卻結構。
4、強迫油循環水冷
強迫油循環水冷卻系統由潛油泵、冷油器、油管道、冷卻水管道等組成。工作時，變壓器上部的油被油泵吸入后增壓，迫使油通過冷油器時，利用冷卻水冷卻油。因此，這種冷卻系統中，鐵芯和繞組的熱先傳給油，油中的熱再傳給冷卻水。這種冷卻方式效果很好，但變壓器的密封要求很高，而且冷卻過程中油壓必須高于冷卻水的壓力。如圖3所示強迫油循環水冷式冷卻系統結構。
展開 變壓器冷卻系統最全講解
電力變壓器的冷卻系統包括兩部分：內部冷卻系統，它保證繞組、鐵芯的熱量散入到周圍的介質中；外部冷卻系統，保證介質中的熱散到變壓器外。根據變壓器容量的大小，介質和循環種類的不同，變壓器采用不同的冷卻方式。
