拖拉机用柴油机冷却系统的CFD分析和试验研究

发布时间：2020-11-21 07:36

　　本文以国内某柴油动力大功率拖拉机的冷却系统为研究对象,将拖拉机机罩、机罩下的柴油机冷却系统及相关附件作为整体研究对象,利用计算流体力学的CFD软件FLUENT对拖拉机机罩进气格栅、机罩下空气通道、冷却系统的附件如冷却风扇、导风罩、中冷器等开展流动和传热分析,优化设计模型,拖拉机冷却系统的环境温度适应能力满足开发目标；根据CFD分析结果,制定多方案验证计划,在拖拉机动力输出台架(即拖拉机PTO台架)开展多方案对比试验,实际结果与CFD分析结果接近。本文的主要工作和创新点如下：(1)对拖拉机机罩进气格栅的流场进行了模拟分析,获取拖拉机机罩通风口的风速和风压,优化冷却系统模型,尽可能减少高风速通风区域面积占比。当风速超过6m/s的区域面积占比小于2%时,系统进风阻力较为理想,同时机罩通风口不易吸附异物。(2)对机罩下空气通道开展流场分析,设计优化冷却系统模型,减少湍流和旁通区域。通过减少机罩下湍流减少热空气回流、通过优化密封和改善机罩下空气通道等方案使拖拉机极限使用环境温度上升近2℃。(3)对冷却风扇、导风罩、中冷器、水箱散热器等附件表面进行了流动和传热分析,设计优化冷却系统模型,减少低效区域。通过调整风扇与散热器的距离使拖拉机极限使用环境温度上升近2℃。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S219.031
【部分图文】：

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采用水索提高冷却液压力，强制使冷却液在柴油机水套及附件通道中??流动循环。传统的强制循环水冷系统包括冷却风扇、水累、节温器、水箱散热器、??膨胀水箱、发动机气缸盖和气缸体中的水套Ｗ及附属装置等组成ｔｗｉ，如图１．１所??示。拖拉机冷却系统除了冷却液、液压油、中冷空气的内部循环系统外，还应包??括发动机机罩下的外部空气散热系统。??２?ｒ?－Ｉ．??／?雜觀箱??迦纖漏座??ＩＩＩ?哪ｊｙｕｊＬ坠黑５－发动机水路??１１１?／ｆ＝?ｉｒ?６－机油冷却器??ＭＭ／ｎ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?７－小循坏回路??ＪＩ—ＩＰ?Ｈａ?强巧间路??ｉｒ－嫣进水管??ｍ?／ＪｊＪ－ｊｊ?Ｖ，．．Ｊ?１２－空空中冷器??图１．１拖拉机冷却系统示意图??－２－??

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既要防止柴油机低温下过冷，也要防止柴油机高温下过热。柴油机在冷??态下起动之后，还要使柴油机快速升温，快速达到理想的工作温度Ｗ。??拖拉机多用于春、夏、秋Ｈ季高温多尘环境，如图１．２所示，对发动机高温??使用要求高，加之拖拉机冷却系统易被粉尘、稻轩堵塞，对拖拉机散热效率要求??很高。拖拉机冷却系统设计、配套及试验时，需关注Ｗ下几点：（１）常用极限使??用环境温度＞４５°Ｃ，部分地区要求＞５（ＴＣ。（２）多数拖拉设计车速不超过４化ｍ化，??冷却系统计算和试验可忽略风速。（３）冷却系统计算和试验时考虑散热器中间部??位面积遮挡１／４？１／３。（４）整车冷却系统匹配需结合整车冷却包和发动机机罩综??合评估。??图１．２拖拉机工作环境示例??拖拉机冷却系统常见故障表现为发动机水温过热。故障原因除了拖拉机冷却．??系统包括风扇的设计、匹配不合理外，常见的故障原因为拖拉机机罩下热空气回??流造成冷却效率下降，或是因拖拉机机罩通风口堵塞（＾及散热器、中冷器堵塞造＾??成拖拉机冷却系统散热效率下降或失效造成Ｗ，如图１．３所示。??Ｌ纖臟??图１．３拖拉化化軍、散热器诸塞示例??－３－??

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