本文關(guān)鍵詞：高原挖掘裝載機(jī)冷卻系統(tǒng)熱平衡匹配與發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱性能是影響其動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的重要因素。國外知名企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)自上個世紀(jì)就開始對發(fā)動機(jī)艙熱管理進(jìn)行研究,并且取得了多項成果；國內(nèi)對發(fā)動機(jī)艙熱管理研究起步較晚,在工程機(jī)械領(lǐng)域涉及較少,企業(yè)產(chǎn)品的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。為了保證在高原低壓惡劣環(huán)境下具有足夠良好的散熱性能,確保工程機(jī)械工作性能和使用壽命,本文圍繞某高原型挖掘裝載機(jī)的熱平衡技術(shù)展開了研究。 首先,對某高原型挖掘裝載機(jī)原型機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱性能進(jìn)行測試。通過對挖掘裝載機(jī)不同工況下的實(shí)車實(shí)驗,得到一組實(shí)驗數(shù)據(jù),建立熱平衡數(shù)據(jù)庫。利用實(shí)驗數(shù)據(jù)分析了其冷卻系統(tǒng)散熱性能。通過實(shí)驗,得出冷卻系統(tǒng)散熱能力一般,熱平衡緩沖余量不足,不適用于高原低壓環(huán)境,存在優(yōu)化空間。實(shí)驗結(jié)論為后期改善熱平衡措施的制定和實(shí)施提供有效依據(jù)。 其次,提出一種基于實(shí)車實(shí)驗與數(shù)值分析的Flowmaster V7軟件參數(shù)獲取的方法,并成功建立發(fā)動機(jī)熱管理仿真模型。利用仿真對影響冷卻系統(tǒng)的諸多因素進(jìn)行分析,提出可行優(yōu)化的方案,對高原低壓環(huán)境進(jìn)行模擬分析,證明原機(jī)型冷卻系統(tǒng)在海拔4000m高度下不能滿足需求,需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)再設(shè)計與優(yōu)化。在該模型基礎(chǔ)上進(jìn)行三參數(shù)三水平正交實(shí)驗,結(jié)論得出,進(jìn)風(fēng)溫度對冷卻系統(tǒng)熱平衡影響遠(yuǎn)大于其他因素,應(yīng)對發(fā)動機(jī)艙前端結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化,合理設(shè)計發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu),優(yōu)化冷卻空氣流動和傳熱,提高冷卻性能。 再次,針對冷卻系統(tǒng)優(yōu)化中一維仿真的物理結(jié)構(gòu)局限性,三維仿真計算收斂困難的不足,提出一種多維度耦合仿真優(yōu)化方法。其將一維與三維仿真軟件耦合起來,實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)局部復(fù)雜流體分析與系統(tǒng)計算的統(tǒng)一。利用FlowmasterV7與ANSYS CFX分別建立冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型與發(fā)動機(jī)艙有限元分析模型,通過迭代修正耦合仿真精確建模,并根據(jù)仿真分析,提出多種優(yōu)化方案,討論不同結(jié)構(gòu)對冷卻風(fēng)溫度、流量、發(fā)動機(jī)艙溫度的影響,進(jìn)一步預(yù)測其對冷卻系統(tǒng)熱平衡的影響并評價方案優(yōu)劣。 為了滿足工程機(jī)械散熱性能需求并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降噪,提出用排氣引射系統(tǒng)替代電子扇的思路。為獲得排氣引射系統(tǒng)最佳性能參數(shù),提出基于引射系數(shù)和截面壓差為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法。利用ANSYS Workbench平臺,通過中心復(fù)合設(shè)計實(shí)驗方法確定設(shè)計點(diǎn),利用CFX流體動力學(xué)軟件對不同設(shè)計點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬,根據(jù)獲取的響應(yīng)值建立輸入與輸出關(guān)系的響應(yīng)面模型,運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算法對引射系數(shù)與截面壓差進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,得到符合設(shè)計原則的Pareto優(yōu)化解集,結(jié)果顯示其有效提高引射系數(shù)并降低了截面壓差。該方案雖在散熱能力上不如傳統(tǒng)電子扇,但存在一定潛力。該多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法為企業(yè)快速設(shè)計提供參考。
【關(guān)鍵詞】：熱平衡 優(yōu)化 排氣引射
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU621;TH243
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 研究意義15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 熱平衡基礎(chǔ)理論與實(shí)驗20-32
• 2.1 冷卻系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu)概述20-25
• 2.1.1 現(xiàn)代發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述20-23
• 2.1.2 發(fā)動機(jī)艙空氣側(cè)結(jié)構(gòu)概述23-25
• 2.1.3 冷卻系統(tǒng)熱管理概述25
• 2.2 熱平衡實(shí)驗25-31
• 2.2.1 實(shí)驗背景25-26
• 2.2.2 實(shí)驗方案26-27
• 2.2.3 實(shí)驗過程27-29
• 2.2.4 實(shí)驗數(shù)據(jù)結(jié)果與分析29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 冷卻系統(tǒng)熱平衡模擬研究32-47
• 3.1 Flowmaster V7理論基礎(chǔ)32-34
• 3.2 冷卻系統(tǒng)仿真過程設(shè)計34-38
• 3.2.1 仿真建模過程35
• 3.2.2 參數(shù)設(shè)置原理與方法35-37
• 3.2.3 模型計算準(zhǔn)確度驗證37-38
• 3.3 冷卻系統(tǒng)匹配優(yōu)化與高原環(huán)境預(yù)測38-44
• 3.3.1 標(biāo)定工況下仿真結(jié)果分析38-39
• 3.3.2 進(jìn)風(fēng)溫度對熱平衡的影響39-40
• 3.3.3 進(jìn)風(fēng)流量對熱平衡的影響40-41
• 3.3.4 水泵流量對熱平衡的影響41-42
• 3.3.5 海拔高度對發(fā)動機(jī)熱平衡的影響42-44
• 3.4 多參數(shù)正交實(shí)驗44-46
• 3.4.1 正交實(shí)驗設(shè)計法介紹44
• 3.4.2 基于正交實(shí)驗的冷卻系統(tǒng)熱平衡匹配分析44-45
• 3.4.3 實(shí)驗結(jié)論45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 基于多維度耦合的發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化47-82
• 4.1 數(shù)值計算模型理論47-50
• 4.2 多維度耦合仿真優(yōu)化理論與流程50-53
• 4.2.1 多維度耦合理論50
• 4.2.2 仿真過程建模流程50-52
• 4.2.3 優(yōu)化過程建模流程52-53
• 4.3 標(biāo)準(zhǔn)模型建模與仿真53-66
• 4.3.1 物理模型建立53-54
• 4.3.2 ANSYS Workbench Design Modeler建模54-55
• 4.3.3 挖掘裝載機(jī)發(fā)動機(jī)艙模型的網(wǎng)格劃分55-57
• 4.3.4 邊界條件設(shè)置57-63
• 4.3.5 標(biāo)準(zhǔn)模型下仿真計算結(jié)果與分析63-66
• 4.4 發(fā)動機(jī)艙優(yōu)化設(shè)計66-79
• 4.4.1 風(fēng)扇最大轉(zhuǎn)速優(yōu)化68-70
• 4.4.2 發(fā)動機(jī)艙前端優(yōu)化設(shè)計70-73
• 4.4.3 絕熱阻風(fēng)板優(yōu)化設(shè)計73-75
• 4.4.4 電子扇布局設(shè)計75-76
• 4.4.5 側(cè)面通風(fēng)口布局設(shè)計76-78
• 4.4.6 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果分析78-79
• 4.5 效果驗證79-80
• 4.6 本章小結(jié)80-82
• 第五章 發(fā)動機(jī)艙散熱結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計82-97
• 5.1 排氣引射系統(tǒng)的提出82
• 5.2 排氣引射系統(tǒng)工作原理與設(shè)計82-86
• 5.2.1 排氣引射系統(tǒng)工作原理82-83
• 5.2.2 排氣引射系統(tǒng)設(shè)計83-86
• 5.3 排氣引射系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計流程86-90
• 5.3.1 響應(yīng)面模型建立87-89
• 5.3.2 基于遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化89-90
• 5.4 優(yōu)化過程及結(jié)果90-95
• 5.4.1 混合室結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化90-92
• 5.4.2 擴(kuò)散室結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化92-94
• 5.4.3 排氣引射系統(tǒng)性能參數(shù)驗證94-95
• 5.5 效果仿真預(yù)測95-96
• 5.6 本章小結(jié)96-97
• 第六章 總結(jié)與展望97-100
• 6.1 總結(jié)97-98
• 6.2 展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104-106
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果106

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高原挖掘裝載機(jī)冷卻系統(tǒng)熱平衡匹配與發(fā)動機(jī)艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：373391