发动机冷却风扇失速的数值模拟研究
发布时间：2021-05-08 10:09
自改革开放以来,中国的汽车工业得到快速的发展,并成为了世界上汽车产销量最大的国家。但我们也要认识到与其他汽车大国之间的差距,在研发和设计上我国民族汽车工业还远不及世界先进的水平,因此对汽车技术的不断探索和研究显得尤为重要。作为发动机冷却系统的一部分,冷却风扇在发动机的散热过程中起到举足轻重的作用,也对汽车的整体性能产生一定的影响。因此,对发动机冷却风扇失速问题的研究,于汽车工业的发展具有重要的意义。本文首先对发动机冷却风扇失速方面的研究做了调查,回顾了其在国内外的研究现状。然后,介绍了发动机冷却风扇在汽车上的工作原理,并对它的性能指标做了详细解释。为了得到一款冷却风扇实际的性能,采取了在实验室的试验装置上测试的方法,并对两种不同的试验装置做了详细介绍。接着,又引入了CFD仿真的方法来计算风扇的性能,并对试验和CFD仿真的结果做了对比。结果表明:测试得到的风扇性能与计算之间的最大误差不超过4%,可以认为试验与CFD仿真的结果互相吻合,验证了使用CFD仿真方法计算冷却风扇性能的可行性。通过分析冷却风扇性能曲线的特点,发现了这款风扇的失速区。对失速区附近的静压以及噪音做更细致的分析,确定了这...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 冷却风扇的失速问题
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文各部分主要内容
第二章 发动机冷却风扇性能与测试方法
2.1 发动机冷却风扇工作原理
2.2 发动机冷却风扇性能指标
2.3 发动机冷却风扇气动性能试验
2.3.1 风室式试验装置
2.3.2 风管式试验装置
2.3.3 冷却风扇气动性能试验流程
2.4 冷却风扇的分类
2.5 本章小结
第三章 发动机冷却风扇性能的计算模型
3.1 计算流体动力学理论
3.1.1 基本控制方程
3.1.2 控制方程的离散方法
3.1.3 离散方程的求解算法
3.1.4 湍流模型
3.2 冷却风扇的数值计算
3.2.1 仿真建模
3.2.2 模型的设置
3.3 计算结果的分析与验证
3.3.1 测试与计算结果的对比
3.3.2 网格无关性检验
3.4 本章小结
第四章 冷却风扇失速的流场计算与分析
4.1 风扇失速特性分析
4.1.1 风扇静压曲线的特点
4.1.2 风扇静压曲线的相似定理
4.1.3 失速区的静压分析
4.1.4 失速区的噪音分析
4.2 风扇的失速时流场的分布
4.2.1 失速时叶片的表面压力
4.2.2 失速时风扇的压力场
4.3 本章小结
第五章 冷却风扇失速的影响因素分析
5.1 护风圈的布置
5.1.1 护风圈与叶片的距离
5.1.2 护风圈的直径大小
5.2 冷却风扇的结构
5.2.1 风扇的轮毂比
5.2.2 风扇叶片的安装角
5.2.3 风扇叶片的开口率
5.2.4 风扇叶片的展弦比
5.3 一款环形风扇的失速改善示例
5.4 本章小结
全文总结与展望
全文总结
研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机旋转失速的影响[J]. 张磊,蒋款,王松岭,张倩. 中国电机工程学报. 2017(06)
[2]2016年汽车产销双双超过2800万辆 增幅比上年较快提升[J]. 汽车与安全. 2017(02)
[3]轴流风扇“尖峰型”失速起始特征及其物理机制的实验及数值研究[J]. 强冠杰,乔渭阳,Hashmi S F,王良锋,时培杰. 推进技术. 2017(03)
[4]基于Floquet理论的旋转风机叶片动力失速气弹稳定性研究[J]. 李迺璐,穆安乐,Balas M J. 振动与冲击. 2015(24)
[5]发动机环形冷却风扇结构与参数对气动性能影响的研究[J]. 上官文斌,莫伟标,署恒涛,虞宁,贺频艳,竺菲菲. 内燃机工程. 2017(01)
[6]重载机车轴流冷却风机流场及失速特性的研究[J]. 李一明,张路宁,郭小亮,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟[J]. 朱瑞瑞,祝建中,吉栋梁,陈冠寰,戴会超. 水资源与水工程学报. 2014(02)
[8]吹气抑制离心风机旋转失速的动力学特征[J]. 张磊,王松岭,孔垂茂. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[9]基于相似理论的风机性能快速计算模型[J]. 王路飞,谷波,王婷. 流体机械. 2012(07)
[10]离心风机旋转失速状态下的流体动力学特征[J]. 张磊,王松岭,张倩,吴正人. 中国电机工程学报. 2012(14)
博士论文
[1]风力机定常与非定常气动问题的数值模拟研究[D]. 范忠瑶.华北电力大学（北京） 2011
硕士论文
[1]DT型重型载货汽车冷却系统的设计与优化[D]. 王文坤.太原理工大学 2016
[2]汽车发动机冷却风扇优化设计研究[D]. 唐彪.华南理工大学 2016
[3]明渠弯道水流数值模拟分析[D]. 张振昌.兰州交通大学 2015
[4]乘用车座椅动态性能模拟研究[D]. 王克.重庆交通大学 2012
[5]我国汽车产业结构演变研究[D]. 王博.吉林大学 2011
[6]发动机冷却风扇性能计算方法的研究[D]. 吴敏.华南理工大学 2010
[7]轿车发动机冷却风扇的CFD分析与低噪声优化设计[D]. 赵要珍.吉林大学 2007
本文编号：3175150
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 冷却风扇的失速问题
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文各部分主要内容
第二章 发动机冷却风扇性能与测试方法
2.1 发动机冷却风扇工作原理
2.2 发动机冷却风扇性能指标
2.3 发动机冷却风扇气动性能试验
2.3.1 风室式试验装置
2.3.2 风管式试验装置
2.3.3 冷却风扇气动性能试验流程
2.4 冷却风扇的分类
2.5 本章小结
第三章 发动机冷却风扇性能的计算模型
3.1 计算流体动力学理论
3.1.1 基本控制方程
3.1.2 控制方程的离散方法
3.1.3 离散方程的求解算法
3.1.4 湍流模型
3.2 冷却风扇的数值计算
3.2.1 仿真建模
3.2.2 模型的设置
3.3 计算结果的分析与验证
3.3.1 测试与计算结果的对比
3.3.2 网格无关性检验
3.4 本章小结
第四章 冷却风扇失速的流场计算与分析
4.1 风扇失速特性分析
4.1.1 风扇静压曲线的特点
4.1.2 风扇静压曲线的相似定理
4.1.3 失速区的静压分析
4.1.4 失速区的噪音分析
4.2 风扇的失速时流场的分布
4.2.1 失速时叶片的表面压力
4.2.2 失速时风扇的压力场
4.3 本章小结
第五章 冷却风扇失速的影响因素分析
5.1 护风圈的布置
5.1.1 护风圈与叶片的距离
5.1.2 护风圈的直径大小
5.2 冷却风扇的结构
5.2.1 风扇的轮毂比
5.2.2 风扇叶片的安装角
5.2.3 风扇叶片的开口率
5.2.4 风扇叶片的展弦比
5.3 一款环形风扇的失速改善示例
5.4 本章小结
全文总结与展望
全文总结
研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机旋转失速的影响[J]. 张磊,蒋款,王松岭,张倩. 中国电机工程学报. 2017(06)
[2]2016年汽车产销双双超过2800万辆 增幅比上年较快提升[J]. 汽车与安全. 2017(02)
[3]轴流风扇“尖峰型”失速起始特征及其物理机制的实验及数值研究[J]. 强冠杰,乔渭阳,Hashmi S F,王良锋,时培杰. 推进技术. 2017(03)
[4]基于Floquet理论的旋转风机叶片动力失速气弹稳定性研究[J]. 李迺璐,穆安乐,Balas M J. 振动与冲击. 2015(24)
[5]发动机环形冷却风扇结构与参数对气动性能影响的研究[J]. 上官文斌,莫伟标,署恒涛,虞宁,贺频艳,竺菲菲. 内燃机工程. 2017(01)
[6]重载机车轴流冷却风机流场及失速特性的研究[J]. 李一明,张路宁,郭小亮,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]基于Fluent的直管式旋桨反应器三维流场的数值模拟[J]. 朱瑞瑞,祝建中,吉栋梁,陈冠寰,戴会超. 水资源与水工程学报. 2014(02)
[8]吹气抑制离心风机旋转失速的动力学特征[J]. 张磊,王松岭,孔垂茂. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[9]基于相似理论的风机性能快速计算模型[J]. 王路飞,谷波,王婷. 流体机械. 2012(07)
[10]离心风机旋转失速状态下的流体动力学特征[J]. 张磊,王松岭,张倩,吴正人. 中国电机工程学报. 2012(14)
博士论文
[1]风力机定常与非定常气动问题的数值模拟研究[D]. 范忠瑶.华北电力大学（北京） 2011
硕士论文
[1]DT型重型载货汽车冷却系统的设计与优化[D]. 王文坤.太原理工大学 2016
[2]汽车发动机冷却风扇优化设计研究[D]. 唐彪.华南理工大学 2016
[3]明渠弯道水流数值模拟分析[D]. 张振昌.兰州交通大学 2015
[4]乘用车座椅动态性能模拟研究[D]. 王克.重庆交通大学 2012
[5]我国汽车产业结构演变研究[D]. 王博.吉林大学 2011
[6]发动机冷却风扇性能计算方法的研究[D]. 吴敏.华南理工大学 2010
[7]轿车发动机冷却风扇的CFD分析与低噪声优化设计[D]. 赵要珍.吉林大学 2007
本文编号：3175150
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3175150.html
