基于数值方法的装载机分离式散热系统性能研究

发布时间：2017-03-24 07:14

  本文关键词：基于数值方法的装载机分离式散热系统性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的不断发展,工程机械得到了广泛应用,同时,对工程机械性能的要求也越来越高,以散热系统为核心的热管理系统作为工程机械的重要组成部分,是决定工程机械性能好坏的关键因素之一,因此,对以散热系统为核心的热管理系统进行研究及改进,在工程实际中具有重要意义。本文以散热系统为重点研究对象,研究它对整车热管理系统性能的影响[4]。目的是依据传热学理论,借助当前先进的数值计算和模拟仿真技术,对散热系统进行热平衡分析,对冷却风流场进行数值模拟,对热管理系统进行仿真研究,找到影响整机热状态的结构因素及敏感参数,提出影响热管理系统性能的解决方案,避免在高温环境下长期工作时出现过热现象,从而提高工程机械的整体性能和工作效率。研究过程中主要利用CFD技术,对其冷却风系统进行研究及改进,利用Matlab软件,对其热管理系统进行仿真分析,得到以下结论:(1)采用分离式散热系统,可以有效增加冷却风流量,有效降低散热器表面平均温度。吸风式比吹风式更有利于增加冷却风流量,提高散热器散热性能。(2)风扇安装在发动机与散热器之间的一定范围(L1/L2=1.6~5.2),对冷却风流量及散热器散热影响不大。(3)添加隔板并不能提高散热器散热性能,隔板对冷却风流动起到了阻碍作用,因而,减小了风扇进口冷却风流量,从而影响了散热器的散热。(4)空气流量对散热器进口温度的敏感度值范围较大,最大敏感度值也较大,调节冷却空气流量可以有效调节散热器进口温度。
【关键词】：装载机 热管理系统 散热系统 数值模拟 计算机仿真
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究目的和意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究目的和意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 工程机械散热系统工作不良的原因分析13-14
• 1.3.1 环境原因13
• 1.3.2 冷却风系统结构原因13
• 1.3.3 传统设计思想原因13-14
• 1.3.4 产品质量、检测及使用原因14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 热管理系统计算分析理论基础16-25
• 2.1 传热学理论16-19
• 2.1.1 热传导基本理论16-17
• 2.1.2 对流传热基本理论17-18
• 2.1.3 热平衡计算分析理论18
• 2.1.4 散热器热交换理论18-19
• 2.2 数值传热学理论基础19-24
• 2.2.1 数值传热学概述19
• 2.2.2 基本控制方程19-21
• 2.2.3 湍流模型21-23
• 2.2.4 控制方程的离散23-24
• 2.2.5 离散方程的求解24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 装载机热平衡试验与计算分析25-38
• 3.1 热平衡试验研究25-29
• 3.1.1 试验系统的组成25
• 3.1.2 试验设备25-26
• 3.1.3 试验目的和内容26-27
• 3.1.3 试验27-28
• 3.1.4 试验结果的处理28-29
• 3.2 散热系统结构原理29-32
• 3.2.1 发动机冷却系统29-30
• 3.2.2 液力传动散热系统30-31
• 3.2.3 液压散热系统31
• 3.2.4 冷却风系统31-32
• 3.3 高速跑车工况下热平衡分析32-35
• 3.3.1 发动机冷却系统32
• 3.3.2 液力传动散热系统32-33
• 3.3.3 液压油散热系统33-34
• 3.3.4 高速跑车工况下热平衡计算分析34-35
• 3.4 “V”型作业工况下热平衡分析35-37
• 3.4.1 发动机冷却系统35
• 3.4.2 液力传动散热系统35-36
• 3.4.3 液压油散热系统36-37
• 3.4.4 “V”型作业工况热平衡计算分析37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 装载机分离式冷却风系统数值模拟研究38-53
• 4.1 研究方案的确定38-40
• 4.2 几何模型的建立40-43
• 4.2.1 三维实体模型40-42
• 4.2.2 空气流场的三维几何实体模型42-43
• 4.3 计算域网格模型的建立43
• 4.4 计算模型和边界条件的设置43-45
• 4.4.1 进出口边界条件44
• 4.4.2 风扇边界条件44
• 4.4.3 散热器边界条件44
• 4.4.4 墙壁边界条件44
• 4.4.5 内部边界条件44-45
• 4.4 冷却风流场的模拟计算结果45-48
• 4.4.1 流速分布45-46
• 4.4.2 压力分布46-47
• 4.4.3 温度分布47-48
• 4.5 数值模拟结果分析48-51
• 4.5.1 冷却风流量和温度统计分析48-49
• 4.5.2 速度场49-51
• 4.6 结构对冷却风流量及散热性能的影响分析51-52
• 4.6.1 隔板对冷却风及散热性能的影响51
• 4.6.2 散热器周边封堵前后对散热性能的影响51-52
• 4.6.3 机罩进风口对散热性能的影响52
• 4.6.4 吸风式风扇与吹风式风扇对散热性能的影响52
• 4.7 本章小结52-53
• 第5章 装载机热管理系统仿真研究53-65
• 5.1 热管理系统仿真模型的建立53-55
• 5.1.1 仿真模型建立原理53-54
• 5.1.2 仿真模型的建立54-55
• 5.2 仿真模型参数的确定55-56
• 5.3 高速跑车工况下热平衡仿真计算分析56-59
• 5.3.1 敏感度定义56
• 5.3.2 敏感度的求取方法56-57
• 5.3.3 仿真结果分析57-59
• 5.4 “V”型作业工况下热平衡仿真计算分析59-61
• 5.5 热管理控制系统仿真分析61-64
• 5.5.1 控制系统模型的建立61-63
• 5.5.2 仿真结果分析63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 总结与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 作者简介71
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果71-72
• 附录72-76

【参考文献】

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本文编号：265260