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| 车用冷却风扇是冷却风扇的一个重要分支,广泛应用于汽车、工程机械和军用车辆等车辆冷却系统。本文结合国家科技支撑计划课题“面向节能与安全的集成智能化工程机械装备研发”(课题编号2013BAF07B04)对工程车辆冷却风扇进行了研究。在工程车辆上,冷却风扇主要作用是为动力舱创造空气流动环境,给散热器模块提供足够的冷空气流量,保证车辆发动机系统、液压系统、传动系统以及空调系统散热需求,维持车辆各子系统平稳持续工作,使车辆动力性能和经济性能稳定可靠。针对工程车辆冷却风扇本文做了以下研究：首先,本文利用FLUENT软件对冷却风扇性能进行了研究。分别建立了风扇风道和风扇风室两种模型,对冷却风扇及其辅助部件进行性能分析。其中,风扇风道模型是根据国家标准,建立的对于风扇试验性能仿真的三维模型。通过模拟试验条件,结合MRF (Multiple Reference Frame)方法,对某厂家提供的圆弧弯板风扇性能进行仿真,并与试验数据进行对比。风扇风室模型是在相关参考文献基础上建立的对冷却风扇在其辅助部件下进行性能分析的三维模型。该模型内引入了一个散热器模型,通过散热器性能变化来评价风扇在辅助部件下的性能变化。其次,在风扇风道模型内对圆弧弯板风扇安装角、叶片弦长、叶片曲率半径、轮毂比和叶片高度等主要结构参数变化对冷却风扇性能影响进行了仿真分析。并结合正交试验法和信噪比法分析了各结构参数对冷却风扇性能的敏感度,冷却风扇敏感度由大到小顺序依次为安装角、叶片弦长、曲率半径和轮毅比。在风扇风室模型内对冷却风扇与辅助部件的沉入量和径向间隙变化对性能影响进行了分析,并将圆弧弯板风扇常用的顶环结构对风扇性能影响进行了仿真分析。得到结论：当沉入量和径向间隙分别为36mm和5mm时,圆弧弯板风扇在辅助部件下的性能最好,顶环对于圆弧弯板风扇性能有一定提高。再次,在风扇风道模型内对风扇翼型参数变化进行仿真分析,采用4种翼型分别为圆弧弯板翼型、Ls翼型、NACA6506翼型和NACA6512翼型,通过仿真确定了翼型升力系数与风扇性能的关系。通过对4种翼型仿真可知,相对于其他两种翼型,NACA6512翼型具有较好的气动性能。根据圆弧弯板风扇试验数据,采用孤立翼型法和NACA6512翼型对冷却风扇进行设计并仿真,新型风扇能够达到设计性能值。对新型风扇进行前弯处理,前弯风扇流量略小于新型风扇,但静压性能较高。在风扇风室内对新型风扇和前弯风扇进行仿真,与圆弧弯板风扇对比可知,新型风扇在辅助部件下性能最高。因此,对新型风扇在辅助部件内的沉入量和径向间隙进行仿真分析,得到结论：当沉入量和径向间隙分别为24mm和5mm时,新型风扇在辅助部件下性能最好。最后,以50型装载机动力舱为研究对象,对圆弧弯板风扇和新型风扇及其辅助部件进行分析,确定了4种方案,对比各方案下动力舱流体特性和换热性能。对新型风扇和辅助部件改进对于流体特性和换热特性的影响进行了评估。 |
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