隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,工程車輛發(fā)揮著愈來愈廣泛的作用,節(jié)能減排已經(jīng)成為當今的重要課題。工程車輛工作環(huán)境復雜、情況惡劣,尤其是在高寒地區(qū)同樣需要保持發(fā)動機在適宜的溫度內(nèi)工作,散熱器作為工程車輛散熱系統(tǒng)中重要組成部分,需要保證車內(nèi)各系統(tǒng)在寒冷條件下迅速啟動和實現(xiàn)節(jié)能減排。在散熱器裝有百葉窗可以有效的解決寒冷地區(qū)條件下工程車輛冷啟動問題,因此以國內(nèi)某工程機械散熱器為研究對象,采用計算流體力學（CFD）對冷卻風扇、散熱器進行仿真分析,驗證仿真結(jié)果準確性,在此基礎上,研究傳統(tǒng)冷卻模塊的散熱性能與散熱器百葉窗的散熱性能,推導并建立散熱器百葉窗應用模型。首先,介紹數(shù)值模擬仿真過程中用到的質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程,選擇熱交換模型、湍流模型,以平地機冷卻風扇和散熱器的圖紙為依據(jù)建立模擬仿真模型,采用CFD研究置于風道內(nèi)的冷卻風扇和散熱器,將仿真數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果進行比較,誤差值均在5%以內(nèi),檢驗了CFD數(shù)值模擬仿真的準確性。其次,對傳統(tǒng)冷卻模塊進行仿真分析,采用Gambit進行網(wǎng)格劃分和邊界條件的設置,CFD進行數(shù)值模擬仿真,通過仿真得到傳統(tǒng)冷卻模塊的散熱性能。進一步對散熱器百葉窗模型進行研究... 

【文章來源】：華北理工大學河北省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

冷卻風扇模型

華北理工大學碩士學位論文-12-結(jié)合國內(nèi)某款平地機冷卻風扇，依據(jù)廠商提供的圖紙，建立冷卻風扇三維物理模型如圖1所示，冷卻風扇葉片在輪轂之間安裝有固定裝置，因為風扇旋轉(zhuǎn)過程中輪轂的作用對性能影響很小，因此模型創(chuàng)建過程中可以把輪轂進行簡化，采用圓柱體代替實際的風扇輪轂，簡化后可降低網(wǎng)格數(shù)量，加快數(shù)值仿真速度，冷卻風扇為無彎掠8葉片風扇，直徑為840mm。建立冷卻風扇風道的三維物理模型，風扇轉(zhuǎn)速設置為2000r/min，將冷卻風扇當量直徑的四倍設置為進口風道的長度，其直徑的六倍設置為出口風道長度，由于風道進出口是圓形截面，認為冷卻風扇當量直徑與風道直徑大約相等，在出口風道二到四倍冷卻風扇當量直徑處創(chuàng)建整流柵，進口風道、出口風道長度的設置參考文獻[35]，冷卻風扇風道三維模型如圖2所示。圖1冷卻風扇模型Fig.1Coolingfanmodel圖2冷卻風扇風道三維模型Fig.23Dmodelofcoolingfanduct根據(jù)國內(nèi)某款平地機幾何參數(shù)對散熱器進行簡化，建立冷卻模塊三維物理模型。2.3幾何模型

第2章基于CFD模擬的數(shù)值模型表征-13-因為工程車輛散熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，如不進行簡化，會使散熱器模型離散更加困難。該冷卻模塊共包含冷卻風扇、導風罩、四種散熱器，四種散熱器從上到下依次為中冷器、變矩油散熱器、液壓油散熱器、冷卻液散熱器，如圖3所示：圖3冷卻模塊三維模型Fig.33Dmodelofcoolingmodule2.4風扇的預處理與表征冷卻風扇的旋轉(zhuǎn)流動具有周期性變化的特性，并且在幾何形狀上是軸對稱的。因此，在數(shù)值上模擬單個風扇時可以采用MRF法進行模型簡化計算，這可以大大減少計算范圍并節(jié)省計算資源。而且，可以獲得更高的計算精度，并且可以獲得不同風扇葉片的一系列風扇的流動特性，使風扇性能的研究更加的便捷高效[36]。MRF模型是一個常數(shù)計算模型，該模型假定網(wǎng)格元素勻速運動，同時該方法適用于網(wǎng)格區(qū)域邊界上各點的相對運動基本相同的問題，也可以使用MRF模型來計算大多數(shù)時間平均流量。特別地，當移動網(wǎng)格區(qū)域和固定網(wǎng)格區(qū)域之間的相互作用較弱時，可用MRF模型計算，例如攪拌器、泵和風扇中的流場計算等，MRF模型可以把非定常問題轉(zhuǎn)化為定常問題計算。仿真過程中需要對冷卻風扇的參數(shù)進行設定，冷卻風扇葉片設置為移動壁面，其具體旋轉(zhuǎn)參數(shù)包含旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)中心，風扇外部的旋轉(zhuǎn)域與冷卻風扇保持同步旋轉(zhuǎn)，模型中的旋轉(zhuǎn)域為虛擬區(qū)域，并不真實存在。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]工程機械百葉窗翅片式散熱器的多目標優(yōu)化設計[J]. 張銀亮,蔡惠坤,沈超.  中國工程機械學報. 2016(06)
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博士論文
[1]工程機械散熱模塊傳熱性能研究[D]. 劉佳鑫.吉林大學 2013
[2]ZL50型裝載機動力艙空氣流動與換熱分析[D]. 王飛.吉林大學 2010
[3]鋸齒型錯列翅片冷卻器的傳熱、阻力及工藝特性的研究[D]. 郭麗華.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]商用車散熱器與中冷器傳熱與阻力性能研究[D]. 楊宗豪.華中科技大學 2016
[2]發(fā)動機冷卻風扇氣動性能的CFD分析與仿真流程優(yōu)化[D]. 萬星榮.華南理工大學 2013
[3]工程車輛冷卻風扇流體特性研究[D]. 習羽.吉林大學 2013
[4]工程車輛波紋翅片散熱器特性分析與應用研究[D]. 徐振元.吉林大學 2012



本文編號：3599487