随着车辆节能减排要求的不断强化,各功能部件的可调可控技术成为车用技术发展的必然趋势,采用多个可无极调速电子风扇的多风扇冷却模块是大功率商用车冷却系统可调可控技术的重要产物之一。尽管多风扇冷却模块在商用车、尤其是在后置式客车中已得到初步应用,但对于多风扇冷却模块的匹配设计、控制策略以及整车安装布置等核心问题尚缺乏系统的研究,推广应用存在瓶颈。本文采用数值模拟结合试验研究的方法研究多风扇冷却模块流动传热规律和基本控制策略,并结合在后置式客车中的安装布置等问题和节油效果验证。主要研究内容及所得的重要结论如下:1、多风扇冷却模块数值模拟方法研究。建立了基于热通道离散的热交换器换热模型,相对于现有热交换器换热模型,在不降低计算效率且计算精度可提高3%的前提下,能够实现交叉流热交换器内外流场耦合作用下流动、传热特性计算。同时,研究风扇MRF模型中旋转区域选择和湍流模型对计算精度的影响。以上述方法为基础,建立了多风扇冷却模块数值模拟方法,最大计算误差为-5.68%。2、多风扇冷却模块结构参数对模块换热性能影响规律研究。利用所建多风扇冷却模块数值仿真模型,系统研究空气流向、串并联布置和导风罩结构等关键结构因素对模块流动传热性能的影响。结果表明:吹风式空气流向更有利于多风扇冷却模块换热效率的提高;并联式多风扇冷却模块较串联式布置结构可在实现轻量化的同时实现中冷器和水散热器的独立控制,更适用于多风扇冷却模块;导风罩结构参数中面积比和长宽比对模块性能影响最大。3、多风扇冷却模块基础控制策略研究。自行搭建多风扇冷却模块综合性能测试平台,以风扇功耗最小为优化目标,展开多风扇冷却模块基础控制策略试验研究。研究发现:采用多风扇冷却模块分段控制策略可实现风扇功耗最小;采用在风扇通风孔上增设可调节的百叶窗可优化部分风扇工作工况下的模块性能;相对于热交换器芯子全域风扇等速控制策略,高低温区域风扇转速差异化控制可以获得更优良的模块性能。4、后置式客车中多风扇冷却模块安装参数影响研究。采用数值模拟的方法研究机舱通风道结构、格栅形式、格栅板条倾斜角、格栅开窗率以及模块安装角等参数对模块整车性能的影响规律,并采用响应曲面法(RSM法)开展优化研究。结果表明:竖条格栅导流效果优于横条格栅,竖条格栅板条倾最佳斜角为30°,格栅开窗率越大通风效果越好;模块安装角对于模块性能的影响与机舱结构存在强耦合关系。响应曲面法(RSM法)优化参数预测值与数值试验结果相差小于1%,可在车辆冷却系统研究中推广应用。5、多风扇冷却模块设计方法及实车节油效果研究。提出以数值模拟方法为主要工具的多风扇冷却模块设计方法,为确定多风扇冷却模块换热边界条件,开展了发动机热平衡试验研究。实车节油仿真计算表明:与采用传统直连机械风扇和电磁离合风扇的冷却系统相比,采用多风扇-PID控制算法的冷却系统,能够分别精确地控制冷却液温度和进气温度,使得发动机始终处于最佳工作状态,且风扇功耗最低。道路节油测试和实际运营节油测试均表明,多风扇冷却模块与采用电磁离合风扇的传统冷却模块相比较,节油率大于5%,节油效果明显。