本文選題：散熱系統(tǒng)　切入點(diǎn)：CFD　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：作為裝載機(jī)的重要組成部分,散熱系統(tǒng)在維持裝載機(jī)正常運(yùn)行中扮演著必不可少的角色。裝載機(jī)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)需工作在合適的溫度范圍內(nèi),過高溫度會降低系統(tǒng)的可靠性、產(chǎn)生泄露等問題,影響裝載機(jī)正常工作;溫度過低會降低燃油利用率、污染物排放加重、系統(tǒng)功耗增加。作為工程機(jī)械裝載機(jī)對發(fā)動機(jī)功率需求較大,發(fā)動機(jī)輸出功率應(yīng)主要應(yīng)用于裝載機(jī)工作系統(tǒng),減少其他系統(tǒng)功率消耗,并達(dá)到節(jié)能減排的目的,因此對散熱系統(tǒng)的研究可以使散熱系統(tǒng)工作在最佳溫度范圍內(nèi),并降低散熱系統(tǒng)功耗。這對于裝載機(jī)高效、可靠的作業(yè)具有重要意義。本文依托校企合作項(xiàng)目,采用理論研究和數(shù)值仿真研究的方法,對裝載機(jī)散熱系統(tǒng)進(jìn)行研究,通過一維與三維聯(lián)合仿真的方法對裝載機(jī)散熱系統(tǒng)的換熱特性進(jìn)行研究,并依據(jù)仿真得到數(shù)據(jù),建立基于散熱系統(tǒng)功耗最小原則裝載機(jī)散熱系統(tǒng)控制策略,實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)獨(dú)立散熱。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)基于熱力學(xué)第一定律和傳熱學(xué)理論對某款裝載機(jī)的散熱系統(tǒng)的產(chǎn)熱量進(jìn)行了計算;根據(jù)得到的散熱量對風(fēng)扇、水泵以及散熱器進(jìn)行了選型匹配。(2)利用CFD仿真軟件Fluent對裝載機(jī)散熱系統(tǒng)進(jìn)行分仿真分析,獲得其動力艙內(nèi)部的流場特性和溫度場特性,并獲得散熱器風(fēng)量與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速關(guān)系,以此作為一維仿真的邊界條件,并對裝載機(jī)動力艙結(jié)構(gòu)對散熱系統(tǒng)的影響進(jìn)行研究。(3)利用一維仿真軟件AMESim建立裝載機(jī)散熱系統(tǒng)的一維仿真模型,并以三維仿真獲得的風(fēng)扇風(fēng)量作為一維仿真邊界條件實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真,通過一維仿真獲得裝載機(jī)散熱系統(tǒng)內(nèi)部溫度特性。并基于一維仿真獲得裝載機(jī)散熱系統(tǒng)散熱量、氣液溫差、風(fēng)量和冷卻液流量關(guān)系,以此作為散熱系統(tǒng)控制邊界條件。(4)建立了基于散熱系統(tǒng)功耗最小的裝載機(jī)散熱系統(tǒng)控制策略,通過仿真計算分別獲得了風(fēng)扇、水泵轉(zhuǎn)速與散熱系統(tǒng)功耗、環(huán)境溫度的關(guān)系式。以功耗最小原則建立了風(fēng)扇/水泵轉(zhuǎn)速-散熱功率-環(huán)境溫度的MAP圖表,通過PID反饋控制,搭建了完整的獨(dú)立散熱系統(tǒng)控制模型。通過AMESim-Simulink聯(lián)合仿真分別針對不同散熱工況、環(huán)境溫度進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果顯示控制系統(tǒng)可將系統(tǒng)溫度維持在最佳范圍,論證了獨(dú)立散熱系統(tǒng)控制策略的可行性。
[Abstract]:As an important part of the loader, the heat dissipation system plays an essential role in maintaining the normal operation of the loader. The engine system, transmission system and hydraulic system of the loader need to work in a suitable temperature range. If the temperature is too high, it will reduce the reliability of the system and cause problems such as leakage, which will affect the normal operation of the loader. If the temperature is too low, the fuel utilization ratio will be reduced, and the pollutant emissions will be increased. The power consumption of the system is increased. As the loader of construction machinery has a great demand for engine power, the engine output power should be mainly used in the loader working system to reduce the power consumption of other systems and to achieve the purpose of energy saving and emission reduction. Therefore, the research on the heat dissipation system can make the heat dissipation system work in the optimum temperature range and reduce the power consumption of the heat dissipation system, which is of great significance for the efficient and reliable operation of the loader. The heat dissipation system of loader is studied by theoretical research and numerical simulation. The heat transfer characteristics of heat dissipation system of loader are studied by the method of one dimension and three dimensional simulation, and the data are obtained according to the simulation. Based on the principle of minimum power consumption of heat dissipation system, the control strategy of heat dissipation system of loader is established. The main contents of this paper are as follows: (1) based on the first law of thermodynamics and the theory of heat transfer, the heat production of the heat dissipation system of a certain loader is calculated. The water pump and radiator are selected and matched. The heat dissipation system of loader is simulated and analyzed by CFD simulation software Fluent. The characteristics of flow field and temperature field in the power cabin are obtained, and the relationship between the air volume of the radiator and the speed of the fan is obtained. Taking this as the boundary condition of one-dimensional simulation, and studying the influence of the power cabin structure of loader on the heat dissipation system, the one-dimensional simulation model of the heat dissipation system of loader is established by using one-dimensional simulation software AMESim. The fan air volume obtained by 3D simulation is used as the boundary condition of one-dimensional simulation to realize the joint simulation. Through one-dimensional simulation, the internal temperature characteristics of the heat dissipation system of the loader are obtained. Based on the one-dimensional simulation, the heat dissipation of the heat dissipation system of the loader and the temperature difference between gas and liquid are obtained. Based on the relationship between air volume and coolant flow rate, as the control boundary condition of heat dissipation system, the control strategy of loader heat dissipation system based on the minimum power consumption of heat dissipation system is established, and the fan is obtained by simulation. Based on the principle of minimum power consumption, the MAP diagram of fan / pump rotational speed, heat dissipation power and ambient temperature is established, which is controlled by PID feedback. A complete control model of independent heat dissipation system is built. The simulation results show that the control system can maintain the system temperature in the optimal range by AMESim-Simulink simulation. The feasibility of the control strategy of independent heat dissipation system is demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH243

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本文編號：1619515