工程机械双循环冷却系统水冷中冷器散热性能研究
发布时间：2021-01-26 18:25
工程机械作业时发动机功率大、油耗大、发热量大。为了提高发动机燃烧效率及提供更大的功率需要配备涡轮增压,而为了解决安装了涡轮增压之后带来的增压空气温度大幅上升带来的不利影响,需要将高温空气进行冷却,所以需要安装中冷器,安装位置在涡轮增压机与发动机进气歧管之间。中冷器的主要作用是冷却即将要进入发动机的增压空气,配备了中冷器之后,提高空气进气效率,使得发动机燃烧更充足,发动机功率提高的同时,减少废气排放对空气造成的污染。首先对中冷器做了简单的介绍,包括对工程软件fluent进行仿真计算所采用的方程、对仿真结果进行分析所采用的评价方法、仿真所需要的冷热侧流体的物理性质参数、对网格的数量对仿真结果的影响进行了网格无关性的分析。对冷热侧单元体仿真前处理进行了介绍,包括三维建模,模型网格化,设置流体出入口及壁面边界条件等。然后从水冷中冷器内部结构出发,研究了中冷器冷热侧翅片结构对水冷中冷器综合性能的影响,热侧单元体翅片结构参数主要是翅片倾斜角度、波纹节距、翅片高度、翅片厚度、翅片波幅。冷侧单元体结构参数主要是翅片高度、波纹节距、翅片错齿长度、翅片错齿厚度。采用单一变量法分别研究了各参数的改变对单元体...
【文章来源】： 李善奇 吉林大学
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
散热系
第一章绪论5液压油、传动油和高温空气得到冷却降温。目前国内各装载机制造厂商对散热系统的布置各有其特点，其中风扇分吹风式及吸风式，各有其特点优势，吹风式由于风扇直接将空气吹到各散热器面将导致风阻大，但是把热量带出了车体，而吸风式则将车体尾部空气吸进散热系统，风阻小但是却把热量带进车体，使得车体温度相对更高。布置形式主要有串联式、并联式及串并联式。如采用串联式安装方式换热效果相对不理想，如采用并联式安装方式装载机尾部空间需要更大，并且为了换热效果更好风扇规格需要调整。所以为了尽可能节省空间和得到较好的换热效果采用串并联的方式。但是无论哪种安装方式各散热器的安装都是风扇旋转带动气流先流经温度较低的散热器然后再流经温度较高的散热器。（a）吹风式(b)吸风式(c)并联式图1.1散热系统布置方式1—涡轮增压器；2、7—冷却液泵；3—传动油散热器；4—风扇；5—高温循环散热器；6—低温循环散热器；8—水冷中冷器；9—液压油散热器；10—发动机；11—节温器图1.2双循环散热系统原理示意图本文研究一种新型双循环散热系统，分为高温循环及低温循环，其中高温循环用于冷却发动机和传动油，低温循环用于冷却高温空气。液压油散采用空冷的
吉林大学硕士学位论文8造成本更高。但是优点是换热效率高。(a)水冷中冷器(b)空冷中冷器图2.1中冷器实物2.1.2中冷器结构目前市面上中冷器按冷却介质主要分空冷中冷器和水冷中冷器。空冷中冷器有板翅式和管翅式，其中板翅式中冷器是最常见的形式。水冷中冷器按结构分主要有管片式、管壳式及板翅式。中冷器芯体主要由冷侧流层和热侧流层组成。两流层均有一样或者不一样的翅片，常用的翅片主要有锯齿形、波纹型及百叶窗形等形式，各有其特点，但由于百叶窗式的翅片虽然散热效果较好，但制造较难，成本较高，而且阻力较高，所以市面上主要流行波纹型和锯齿形翅片。空冷中冷器芯体将热侧流层用隔板进行与冷侧流层隔离，热量通过高温气体传入热侧翅片，再通过热侧翅片传入隔板，通过隔板将热量传入冷侧翅片，最后冷侧翅片将流量传入空气。水冷中冷器芯体将冷侧流层用隔板与热侧流层进行隔离，热量通过高温气体传入热侧翅片，由热侧翅片传入隔板再由隔板传入冷侧翅片，最后由冷侧翅片将热量传给冷却液，由冷却液带出中冷器进入另一个散热模块，进行冷却液的冷却，冷却后的冷却液在进入中冷器进行高温气体的散热从而形成循环。2.2数值计算理论2.2.1模型控制方程（1）连续性方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉动流强化翅片散热器数值模拟研究[J]. 陈军伟,闵春华,张媛,王坤,谢立垚. 河北工业大学学报. 2019(05)
[2]变角度翅片结构对散热器性能的影响分析[J]. 郭健忠,吴佳锦,张麒麟,张华伟,毛永. 现代制造工程. 2019(03)
[3]锯齿型翅片流动均匀性数值分析[J]. 姜国宝,周爱民,沈旭东,谭金婷,袁培. 舰船科学技术. 2019(05)
[4]风速和翅片间距对空冷器换热效率综合影响的实验研究[J]. 苗德俊,宋大川,高新,于东业,赵基普. 矿业研究与开发. 2019(02)
[5]百叶窗翅片结构对中冷器传热特性的影响与优化[J]. 张斌,黄富霞. 贵州科学. 2018(06)
[6]流体可压性对轮式装载机中冷器的影响[J]. 刘扬,秦四成. 哈尔滨工业大学学报. 2018(01)
[7]平直开缝翅片和波纹翅片管换热器换热特性的数值模拟[J]. 宋源,李士雨. 化学工业与工程. 2019(02)
[8]基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟[J]. 贾斌广,刘芳. 节能. 2017(10)
[9]某轻卡中冷系统仿真分析及优化设计[J]. 杜岩,陆洪健,王雪翠. 轻型汽车技术. 2017(09)
[10]基于CFD仿真的装载机动力舱内部换热性能分析与改进[J]. 路春光,邢梦龙,刘佳鑫,王宝中,薛建奇,冯少聪. 工程机械. 2017(09)
博士论文
[1]工程机械传动系统热特性研究[D]. 王振宝.吉林大学 2017
[2]工程车辆温控独立冷却系统关键技术研究[D]. 张钦国.吉林大学 2016
[3]基于试验的汽车管带式散热器传热与流阻建模及其优化设计研究[D]. 叶斌.合肥工业大学 2014
[4]工程机械散热模块传热性能研究[D]. 刘佳鑫.吉林大学 2013
硕士论文
[1]工程车辆板式机油散热器工作性能研究[D]. 李朋朋.吉林大学 2016
[2]工程机械液—液板翅式散热器传热特性研究[D]. 冯鑫.吉林大学 2015
[3]结构紧凑型中冷器的传热与流阻特性模拟研究[D]. 李勇军.华南理工大学 2013
[4]基于CFD技术的中冷器性能优化研究[D]. 罗海锋.武汉理工大学 2013
[5]人字形板片结构参数对板式换热器传热与流阻特性影响研究[D]. 邱小亮.华南理工大学 2013
[6]工程机械散热器传热特性分析[D]. 张奥.吉林大学 2013
[7]波纹板式换热器流动传热性能的数值研究[D]. 盛洁.华北电力大学 2013
[8]工程车辆波纹翅片散热器特性分析与应用研究[D]. 徐振元.吉林大学 2012
[9]人字形板式换热器强化传热研究及场协同分析[D]. 李晓亮.山东大学 2009
[10]内置锯齿翅片管翅式汽车中冷器的实验研究及计算机模拟[D]. 唐爱坤.江苏大学 2006
本文编号：3001604
【文章来源】： 李善奇 吉林大学
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
散热系
第一章绪论5液压油、传动油和高温空气得到冷却降温。目前国内各装载机制造厂商对散热系统的布置各有其特点，其中风扇分吹风式及吸风式，各有其特点优势，吹风式由于风扇直接将空气吹到各散热器面将导致风阻大，但是把热量带出了车体，而吸风式则将车体尾部空气吸进散热系统，风阻小但是却把热量带进车体，使得车体温度相对更高。布置形式主要有串联式、并联式及串并联式。如采用串联式安装方式换热效果相对不理想，如采用并联式安装方式装载机尾部空间需要更大，并且为了换热效果更好风扇规格需要调整。所以为了尽可能节省空间和得到较好的换热效果采用串并联的方式。但是无论哪种安装方式各散热器的安装都是风扇旋转带动气流先流经温度较低的散热器然后再流经温度较高的散热器。（a）吹风式(b)吸风式(c)并联式图1.1散热系统布置方式1—涡轮增压器；2、7—冷却液泵；3—传动油散热器；4—风扇；5—高温循环散热器；6—低温循环散热器；8—水冷中冷器；9—液压油散热器；10—发动机；11—节温器图1.2双循环散热系统原理示意图本文研究一种新型双循环散热系统，分为高温循环及低温循环，其中高温循环用于冷却发动机和传动油，低温循环用于冷却高温空气。液压油散采用空冷的
吉林大学硕士学位论文8造成本更高。但是优点是换热效率高。(a)水冷中冷器(b)空冷中冷器图2.1中冷器实物2.1.2中冷器结构目前市面上中冷器按冷却介质主要分空冷中冷器和水冷中冷器。空冷中冷器有板翅式和管翅式，其中板翅式中冷器是最常见的形式。水冷中冷器按结构分主要有管片式、管壳式及板翅式。中冷器芯体主要由冷侧流层和热侧流层组成。两流层均有一样或者不一样的翅片，常用的翅片主要有锯齿形、波纹型及百叶窗形等形式，各有其特点，但由于百叶窗式的翅片虽然散热效果较好，但制造较难，成本较高，而且阻力较高，所以市面上主要流行波纹型和锯齿形翅片。空冷中冷器芯体将热侧流层用隔板进行与冷侧流层隔离，热量通过高温气体传入热侧翅片，再通过热侧翅片传入隔板，通过隔板将热量传入冷侧翅片，最后冷侧翅片将流量传入空气。水冷中冷器芯体将冷侧流层用隔板与热侧流层进行隔离，热量通过高温气体传入热侧翅片，由热侧翅片传入隔板再由隔板传入冷侧翅片，最后由冷侧翅片将热量传给冷却液，由冷却液带出中冷器进入另一个散热模块，进行冷却液的冷却，冷却后的冷却液在进入中冷器进行高温气体的散热从而形成循环。2.2数值计算理论2.2.1模型控制方程（1）连续性方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉动流强化翅片散热器数值模拟研究[J]. 陈军伟,闵春华,张媛,王坤,谢立垚. 河北工业大学学报. 2019(05)
[2]变角度翅片结构对散热器性能的影响分析[J]. 郭健忠,吴佳锦,张麒麟,张华伟,毛永. 现代制造工程. 2019(03)
[3]锯齿型翅片流动均匀性数值分析[J]. 姜国宝,周爱民,沈旭东,谭金婷,袁培. 舰船科学技术. 2019(05)
[4]风速和翅片间距对空冷器换热效率综合影响的实验研究[J]. 苗德俊,宋大川,高新,于东业,赵基普. 矿业研究与开发. 2019(02)
[5]百叶窗翅片结构对中冷器传热特性的影响与优化[J]. 张斌,黄富霞. 贵州科学. 2018(06)
[6]流体可压性对轮式装载机中冷器的影响[J]. 刘扬,秦四成. 哈尔滨工业大学学报. 2018(01)
[7]平直开缝翅片和波纹翅片管换热器换热特性的数值模拟[J]. 宋源,李士雨. 化学工业与工程. 2019(02)
[8]基于CFD的波纹片传热和流动特性的数值模拟[J]. 贾斌广,刘芳. 节能. 2017(10)
[9]某轻卡中冷系统仿真分析及优化设计[J]. 杜岩,陆洪健,王雪翠. 轻型汽车技术. 2017(09)
[10]基于CFD仿真的装载机动力舱内部换热性能分析与改进[J]. 路春光,邢梦龙,刘佳鑫,王宝中,薛建奇,冯少聪. 工程机械. 2017(09)
博士论文
[1]工程机械传动系统热特性研究[D]. 王振宝.吉林大学 2017
[2]工程车辆温控独立冷却系统关键技术研究[D]. 张钦国.吉林大学 2016
[3]基于试验的汽车管带式散热器传热与流阻建模及其优化设计研究[D]. 叶斌.合肥工业大学 2014
[4]工程机械散热模块传热性能研究[D]. 刘佳鑫.吉林大学 2013
硕士论文
[1]工程车辆板式机油散热器工作性能研究[D]. 李朋朋.吉林大学 2016
[2]工程机械液—液板翅式散热器传热特性研究[D]. 冯鑫.吉林大学 2015
[3]结构紧凑型中冷器的传热与流阻特性模拟研究[D]. 李勇军.华南理工大学 2013
[4]基于CFD技术的中冷器性能优化研究[D]. 罗海锋.武汉理工大学 2013
[5]人字形板片结构参数对板式换热器传热与流阻特性影响研究[D]. 邱小亮.华南理工大学 2013
[6]工程机械散热器传热特性分析[D]. 张奥.吉林大学 2013
[7]波纹板式换热器流动传热性能的数值研究[D]. 盛洁.华北电力大学 2013
[8]工程车辆波纹翅片散热器特性分析与应用研究[D]. 徐振元.吉林大学 2012
[9]人字形板式换热器强化传热研究及场协同分析[D]. 李晓亮.山东大学 2009
[10]内置锯齿翅片管翅式汽车中冷器的实验研究及计算机模拟[D]. 唐爱坤.江苏大学 2006
本文编号：3001604
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