HXN3B型内燃机车顶置式散热器内流场仿真计算研究
发布时间：2021-08-26 15:03
冷却系统是内燃机车必不可少的一个重要系统,其中散热器更是冷却系统的一个重要组成部分。它主要是通过强迫风使散热器将冷却系统中的热量以热交换的方式释放到周围的环境中,从而确保发动机能够在允许的、最佳的温度下运行,保证机油正常的工作黏度、性能。发动机在最佳工作温度下发出规定的功率,从而提高发动机的耐久性、可靠性。本文阐述了 HXN3B（4400马力）型内燃机车散热器设计过程的模拟与仿真计算及优化方案。在本课题的研究中,运用CFD方法,通过CREO以及ANSYS.ICEPAK软件得出顶置式机车散热器的有限元模型（提供网格图）,进行模拟与仿真计算,得出计算结果,并对所得到的计算结果做出了相应的分析。根据以前掌握的流体力学的知识,以及查找文献所得的专业知识,详细的了解了顶置式机车散热器内部流场压力、温度、速度等影响因素,从而对其内部结构进行调整,提出了三种优化方案,即将初始方案中的一个风扇改为对称放置的两个风扇以及在风扇上端增加导流筒。通过观察各个计算结果的压力、速度以及温度云图对每种方案的散热性能进行了分析,并通过对比计算所得出的数据,发现增加导流槽方案散热器的散热性能最好,得出了最终的优化方案...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＨＸＮ３Ｂ?（４４００马力）型机车总体布置图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ＨＸＮ３Ｂ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ??ＨＸＮ３Ｂ型内燃机车主要技术参数如下：??柴油机最大运用功率（装车功率）
?第一章绪论???机车最大运用速度?１００ｋｍ／ｈ；??持续速度?￡ｌ９ｋｍ／ｈ；??最大恒功速度?１００ｋｍ／ｈ；??最小恒功速度?Ｓｌ９ｋｍ／ｈ；??最大启动牵引力（按计算轮径，１２００ｍｍ）?＞５６０ｋＮ；??持续牵引力?２５４０ｋＮ。??ＨＸＮ３Ｂ型内燃机车采为单司机室双操纵台、外走廊、整体式油箱、底架承载式结??构。其中冷却室设有冷却钢结构、长端牵引电机通风机、机油栗、燃油泵、机油和燃油??滤清器及相关的管路系统。大片散热器为顶置式安装＿??散热器由电机驱动，散热器由高温散热器和低温散热器连接组成两组撒热气，位于??左右两侧。靠近柴油机的为高温散热器，远离为低温散热器。高温散热器和低温散热器??有两个进出水口。??散热器采用管子与端板采用胀接方式的管片式散热器。高低温水进口处安装有过滤??器，防止冷却水对水室造成冲蚀。??每组高低温散热器只有一个散热单节，为大片式散热器。高低温散热器外形尺寸为??４０３８ｘ１２５４ｘ２９２。??高温散热器：１个流程，８排管；低温散热器：４个流程，８排管。??散热器的外观结构见图１．２。??图１．２?ＨＸＮ３Ｂ型机车散热器示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒａｄｉａｔｏｒ?ｆｏｒ?ＨＸＮ３Ｂ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ??５??
?大连交通大学工程硕士学位论文???第三章顶置式机车散热器仿真计算??３．１顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ模型建立??本课题是对顶置式机车散热器进行模拟计算，首先用ＣＲＥＯ软件对实体结构进行??分析，明确结构与各零部件尺寸作用，对仿真模拟有初步认识。在ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ??中建立计算模型，模型的各个部件的尺寸由实体模型上测量得出。对于结构复杂的部??分，用ＣＲＥＯ直接建立模型，而后将ＣＲＥＯ建立好的实体模型导入ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ??中。在建模完成后对模型进行检测（ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ中的“ｃｈｅｃｋｍ０ｃｉｅ＾命令），检查??无误后保存模型，完成前期的准备工作。??ｌ＾Ｂ??图３．１．ａ顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ计算模型ｔ入ＵＺ?Ｔｆｆｉｌ）??Ｆｉｇ?３．１．ａ?ＣＦＤ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｐｌａｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｈｅａｄ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ?ｒａｄｉａｔｏｒ?（ＸＯＺ?ｐｌａｎｅ）??ＢＭｉ??图３．１．ｂ顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ计算模型（ＸＯＹ平血）??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１．ｂ?ＣＦＤ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｈｅａｄ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ?ｒａｄｉａｔｏｒ?（ＸＯＹ??ｐｌａｎｅ）??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]强迫风冷散热器的数值模拟与优化研究[J]. 王明霞,周俊杰. 工业技术创新. 2015(04)
[2]我国功率最大的调车火车头批量下线[J]. 北机车. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[3]机车牵引电机冷却风道数字化设计[J]. 张建超,姜明昊,李志军. 铁道机车与动车. 2014(01)
[4]基于Icepak软件的电子元器件内部网格划分的研究[J]. 刘菊. 轻工科技. 2013(11)
[5]管带式散热器翅片振动传热仿真研究[J]. 程宏伟,杨学锋,邓建新,冯振山,李磊,谷才宝. 车用发动机. 2013(05)
[6]内燃机车冷却系统技术改造与研究[J]. 马龙,余敏,刘亚. 上海理工大学学报. 2011(04)
[7]机车散热器空气流动的数值模拟分析[J]. 周国强. 内燃机车. 2010(09)
[8]基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟[J]. 潘伟东,巫江虹. 制冷. 2007(01)
[9]内燃机车用多流程散热器的研究与应用[J]. 王辉,孙丽萍,王静环. 内燃机车. 2007(01)
[10]DF7型内燃机车散热器单节流动传热的三维数值仿真[J]. 杨相稳,唐进元,亢文祥,姚林强. 铁道机车车辆. 2006(01)
博士论文
[1]比例边界有限元法在势流理论中的应用[D]. 曹凤帅.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]机车电力电子器件用散热器热力性能数值仿真[D]. 包明冬.大连交通大学 2012
[2]机车散热器的数值模拟与结构优化研究[D]. 宁宝焕.大连交通大学 2010
本文编号：3364459
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＨＸＮ３Ｂ?（４４００马力）型机车总体布置图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ＨＸＮ３Ｂ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ??ＨＸＮ３Ｂ型内燃机车主要技术参数如下：??柴油机最大运用功率（装车功率）
?第一章绪论???机车最大运用速度?１００ｋｍ／ｈ；??持续速度?￡ｌ９ｋｍ／ｈ；??最大恒功速度?１００ｋｍ／ｈ；??最小恒功速度?Ｓｌ９ｋｍ／ｈ；??最大启动牵引力（按计算轮径，１２００ｍｍ）?＞５６０ｋＮ；??持续牵引力?２５４０ｋＮ。??ＨＸＮ３Ｂ型内燃机车采为单司机室双操纵台、外走廊、整体式油箱、底架承载式结??构。其中冷却室设有冷却钢结构、长端牵引电机通风机、机油栗、燃油泵、机油和燃油??滤清器及相关的管路系统。大片散热器为顶置式安装＿??散热器由电机驱动，散热器由高温散热器和低温散热器连接组成两组撒热气，位于??左右两侧。靠近柴油机的为高温散热器，远离为低温散热器。高温散热器和低温散热器??有两个进出水口。??散热器采用管子与端板采用胀接方式的管片式散热器。高低温水进口处安装有过滤??器，防止冷却水对水室造成冲蚀。??每组高低温散热器只有一个散热单节，为大片式散热器。高低温散热器外形尺寸为??４０３８ｘ１２５４ｘ２９２。??高温散热器：１个流程，８排管；低温散热器：４个流程，８排管。??散热器的外观结构见图１．２。??图１．２?ＨＸＮ３Ｂ型机车散热器示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒａｄｉａｔｏｒ?ｆｏｒ?ＨＸＮ３Ｂ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ??５??
?大连交通大学工程硕士学位论文???第三章顶置式机车散热器仿真计算??３．１顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ模型建立??本课题是对顶置式机车散热器进行模拟计算，首先用ＣＲＥＯ软件对实体结构进行??分析，明确结构与各零部件尺寸作用，对仿真模拟有初步认识。在ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ??中建立计算模型，模型的各个部件的尺寸由实体模型上测量得出。对于结构复杂的部??分，用ＣＲＥＯ直接建立模型，而后将ＣＲＥＯ建立好的实体模型导入ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ??中。在建模完成后对模型进行检测（ＡＮＳＹＳ．ＩＣＥＰＡＫ中的“ｃｈｅｃｋｍ０ｃｉｅ＾命令），检查??无误后保存模型，完成前期的准备工作。??ｌ＾Ｂ??图３．１．ａ顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ计算模型ｔ入ＵＺ?Ｔｆｆｉｌ）??Ｆｉｇ?３．１．ａ?ＣＦＤ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｐｌａｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｈｅａｄ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ?ｒａｄｉａｔｏｒ?（ＸＯＺ?ｐｌａｎｅ）??ＢＭｉ??图３．１．ｂ顶置式机车散热器初始方案ＣＦＤ计算模型（ＸＯＹ平血）??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１．ｂ?ＣＦＤ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒｈｅａｄ?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ?ｒａｄｉａｔｏｒ?（ＸＯＹ??ｐｌａｎｅ）??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]强迫风冷散热器的数值模拟与优化研究[J]. 王明霞,周俊杰. 工业技术创新. 2015(04)
[2]我国功率最大的调车火车头批量下线[J]. 北机车. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[3]机车牵引电机冷却风道数字化设计[J]. 张建超,姜明昊,李志军. 铁道机车与动车. 2014(01)
[4]基于Icepak软件的电子元器件内部网格划分的研究[J]. 刘菊. 轻工科技. 2013(11)
[5]管带式散热器翅片振动传热仿真研究[J]. 程宏伟,杨学锋,邓建新,冯振山,李磊,谷才宝. 车用发动机. 2013(05)
[6]内燃机车冷却系统技术改造与研究[J]. 马龙,余敏,刘亚. 上海理工大学学报. 2011(04)
[7]机车散热器空气流动的数值模拟分析[J]. 周国强. 内燃机车. 2010(09)
[8]基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟[J]. 潘伟东,巫江虹. 制冷. 2007(01)
[9]内燃机车用多流程散热器的研究与应用[J]. 王辉,孙丽萍,王静环. 内燃机车. 2007(01)
[10]DF7型内燃机车散热器单节流动传热的三维数值仿真[J]. 杨相稳,唐进元,亢文祥,姚林强. 铁道机车车辆. 2006(01)
博士论文
[1]比例边界有限元法在势流理论中的应用[D]. 曹凤帅.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]机车电力电子器件用散热器热力性能数值仿真[D]. 包明冬.大连交通大学 2012
[2]机车散热器的数值模拟与结构优化研究[D]. 宁宝焕.大连交通大学 2010
本文编号：3364459
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