1.研究背景：
车辆动力舱内包含发动机、 电机、传动系统及各种控制器等，这些部件在车辆运行时不断向外散发热量，加上动力舱内空气不够流通，造成了动力舱内恶劣的热环境，反过来会对控制器等部件的性能产生影响， 进而对车辆的寿命及隐身效果产生影响。 因此深入研究车辆动力舱内主要控制器布置方案的设计与仿真，探究动力舱内空气传热与流动特性并进行优化对于降低功耗、 提高车辆整体性能有若重要的现实意义。
2.国内外现状：
在实际情况下，动力舱体温度场主要受动力舱内热源加热以及太阳辐射的影响，因此欲得到动力舱体温度场的有效算法，必须建立适当的动力舱，温度场模型模型建立准确，对动力舱体温度场的计算有重要影响。由于技术保密从国外无法获得可供直接参考的有实际价值的材料，国内文献确定了动力舱主要产热装置表面温度和舱内气体温度的强化模型，并进行了计算。部分文献应用三维流体力学方法，对于坦克动力舱的气流场和温度场进行了数值分析。本次设计同样采用数值模拟分析的方法，读出动力舱内流体流动及温度分布规律，进而对动力舱内主要控制器的布置进行设计优化。
3.文献综述：
关于研究车辆动力舱内主要控制器布置方案的结构设计方面，国内的学者也有大量研究，长春理工大学的刘悦团队等人，为了降低动力舱高压配电控制区域和发动机及辅助系统区的温度，使其工作在安全范围之内，从而开展动力舱涡壳散热结构的优化。在最恶劣工况（平原高温最大速度）下对动力舱内热流场进行仿真计算，针对针对涡壳散热结构，根据研究得出最终涡壳结构优化结论：综合上述对比分析可知，采用在涡壳左上和右上接近排气口的位置分别新增两个面积为0.5的圆形排气口为最恶劣工况（平原高温最大速度）下的最优动力舱进排气通风结构。该方案有效并迅速清除在动力舱工作过程中舱内产生的高温气体，以此来降低舱内的工作温度，使其在合理的温度范围内工作，有效的保证了高压配电控制区和电子器件集中区的温度始终保持在安全温度以下，确保了电子元器件和高压配电控制区线路的安全性、稳定性和使用寿命等因素。[1]
国内在研究动力舱方面，由于坦克在使用条件和工作环境方面非常苛刻，所以有着许多的问题亟待解决，国内在坦克动力舱舱体温度场数值仿真方面也存在着大量研究。黄小辉学者等人建立了坦克动力舱体温度场数值计算模型，采用流固耦合的计算方法计算车体壁面的温度场，应用壁面函数法修正处于流场内部的固壁，通过固体和流体双向耦合换热计，并考虑太阳辐射对车体温度场的影响，得出了车体壁面温度场的分布。并将计算结果与测试结果进行了对比。利用流固耦合的数值计算方法将流、固接触面上难以确定的外部条件转化为系统内部的内边界，通过对两个面的耦合，实现固体传热与流体传热的藕合，并由此计算得到所需的温度场计算结果。避免了传统做法中依靠经验公式，单方面先计算流场再计算壁面温度的做法，进一步提高了计算精度，本文的研究对坦克红外相关技术的发展有重要意义。[2]
装甲兵工程学院的学者鲍积润等人的研究，对动力舱的设计和优化具有实际指导意义。他们利用对坦克动力舱内的空气流动与传热进行了三维数值计算。在网格划分方面，因为坦克动力舱内的结构非常复杂，所以本文采用非结构化网格对计算区域进行离散。由于空气流动计算区域空间范围大，各部分的空气流动和传热情况有很大的差别，因此在网格划分的过程中对整个空气流动计算区域作了适当的分区处理，针对每个分区内具体的空气流动情况和实际的结构特点确定网格的疏密程度。把动力舱总容积减除各部件所占容积即得到空气流动区域。得到各种坦克运行工况下动力舱内空气流场和温度场的详细分布情况，以此为依据分析了各种因素的影响关系。[3]
为了降低车辆动力舱内的温度，国内学者也提出了许多种设计方案，在两栖车辆的动力舱研究方面，李成重学者等人通过对某两栖车辆动力舱冷却风道进行研究，将其进气通道，散热器，风扇，发动机，车体等组成的散热系统，作为一个整体，由高速旋转的风扇强制通风，借助计算流体力学（CFD）技术，对冷却风道内的流程进行仿真分析，研究出风口的布置对散热通风的影响。涡流区易形成热量聚集，对发动机散热存在的影响，出风口的位置分布对整个散热通道气流流量影响显著。[4]
采用CFD技术对虚拟动力舱内空气流场进行预测分析是一种有效、方便、快捷的手段，王宪成学者等人，通过得出结论，采用CFD技术对虚拟动力舱内空气流场进行预测分析的分析结果可以为虚拟动力舱的论证、设计提供科学的方法和理论依据。随着风扇总流量的增加，舱内空气温度值呈递减趋势，尤其以高温散热器出口处温度变化明显，低温散热器出口温度次之。模拟结果表，进、排气窗的位置不易相邻过近, 以避免排出气体的部分回流现象和排出气体对流入气体的温升作用，从而提高冷却空气对动力舱内各散热部件的冷却效果。[5]
在本次设计中计划采用Fluent软件对动力舱体内的温度场进行仿真，索文超学者等人通过对动力舱的建模以及温度流场的温度仿真得出结论，在动力舱的CFD模拟中，采用Fluent中的散热器与风扇薄面模型，可以大大节省计算资源，且模拟结果能够满足工程设计要求；同时，通过与排气窗处气体流速与温度的测试值的对比可以看出，对风扇模型施加合理的旋转速度来近似模拟三维模型中涡流问题的方法，在动力舱的CFD模拟之中也是可行的。[6]
在坦克动力舱内的热特性和红外技术方面，本校的韩玉阁学者，在他的论文中指出，坦克的动力舱内产热装置和空气对坦克后部装甲具有很强的加热作用，是影响坦克后部装甲温度分布的主要因素之一。坦克动力舱内产热装置和空气温度计算的是否准确，将直接影响坦克后部装甲温度分布的准确性，从而影响坦克整体红外辐射特性计算模型的精度。因此，坦克动力舱内热特性模型是坦克红外辐射特性计算模型的重要组成部分之一。[7]
黄小辉学者等人在建立动力舱装甲板温度场计算模型，通过与试验值的对比检验了温度计算精度的基础上计算了动力舱的红外辐射特性。应用外流场和内流场与装甲板导热耦合、太阳辐射热量作为边界条件的CFD数值求解策略。基于FLUENT商用CFD软件对坦克动力舱装甲板温度场计算的基础上，进行了红外辐射特征的数值研究。本文提出的方法可以预测动力舱装甲板温度场分布和红外辐射分布，从计算结果可以看出动力舱顶表面是主要辐射源，排气百叶窗和排气管附近顶甲板表面温度较高，这些区域是坦克的红外辐射特征明显区域，是红外制导武器的红外导引头的探测敏感区域，也是坦克红外隐身设计和红外抑制技术予以重点关注的区域。[8]
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