SD16YE推土機發(fā)動機艙散熱CFD分析及優(yōu)化.pdf

1、目前國內(nèi)推土機散熱系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計以經(jīng)驗方法為主，適用于簡單散熱系統(tǒng)，但是難以滿足日益復(fù)雜的現(xiàn)代推土機產(chǎn)品設(shè)計要求。計算流體動力學(xué)(CFD)方法可以較好的展現(xiàn)推土機機艙內(nèi)影響傳熱的溫度、流速、壓力等物理量的變化情況，本文研究了基于CFD的發(fā)動機艙熱管理系統(tǒng)，建立了機艙數(shù)值計算模型，分析確定了CFD計算邊界條件和求解策略，進行了流場和溫度場仿真計算和分析，得出了發(fā)動機部件表面溫度過高和風(fēng)扇與散熱器距離偏近的結(jié)論，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計改進的工程實踐，

2、并完成了試驗驗證。
　　研究工作主要包括以下方面:
　　建立了某型推土機散熱系統(tǒng)主要部件的三維幾何模型，分別完成了發(fā)動機機體、排氣后處理器、空濾器等部件的幾何模型簡化;風(fēng)扇、散熱器等關(guān)鍵部件的精確幾何模型。模型導(dǎo)入和網(wǎng)格劃分采用HyperMesh軟件，對于風(fēng)扇和散熱器，進行了小尺寸網(wǎng)格細(xì)致劃分，網(wǎng)格形式為非結(jié)構(gòu)化的四面體網(wǎng)格單元。
　　選擇FLUENT作為求解器，計算模型為κ-ε模型，設(shè)定邊界條件時，根據(jù)樣機測試情況進

3、行了修正。求解采用有限體積法對流體偏微分方程進行離散，利用求解壓力關(guān)聯(lián)方程的半隱式算法(SIMPLE)對機艙內(nèi)的流動與傳熱方程完成了數(shù)值計算。仿真計算結(jié)果以速度矢量圖和溫度梯度云圖輸出。
　　通過對計算結(jié)果結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)分析，并考慮了實施改進的工程要求，提出影響該推土機散熱性能的兩個關(guān)鍵因素:(1)發(fā)動機艙內(nèi)存在不合理的高溫分布區(qū)域，這些高溫表面導(dǎo)致散熱器入口處空氣溫度升高;(2)風(fēng)扇與散熱器距離偏小，造成風(fēng)扇氣流紊亂，導(dǎo)致風(fēng)速

4、降低，散熱效率下降。
　　針對CFD仿真分析發(fā)現(xiàn)的問題，對發(fā)動機艙進行了整改:(1)更換軸向尺寸更短的風(fēng)扇液壓馬達，增大風(fēng)扇與散熱器距離，以降低風(fēng)扇紊流，提高通過散熱器的風(fēng)速;(2)對排氣管和渦輪增壓器用鋁箔隔熱板進行了隔熱處理，以降低機艙內(nèi)高溫?zé)彷椛?，降低散熱器入口氣流溫度。然后，對改進后的車輛進行了實測驗證，其最低環(huán)境適應(yīng)溫度為46.2℃，達到了散熱系統(tǒng)的設(shè)計要求，也證明了本文方法的有效性。
　　本文采用CFD方法對推土