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作者：

钟守山

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摘要：

发动机冷却风扇是水冷内燃机冷却系统的重要部件,它的作用在于保证发动机的冷却,其消耗的功率占到发动机输出功率的5%~8%,同时它也是车内外噪声的重要来源之一.随着发动机日益强化,升功率得到大幅提高,发动机的机械负荷和热负荷问题越发突显出来.因而,对发动机的冷却风扇提出了更高的要求:一方面为了满足冷却系统更大的散热量,要求冷却风扇散热能力更强;另一方面为了降低噪声污染,又要求冷却风扇有低的噪声辐射.因此研究冷却风扇的气动性能和噪声有着重要的意义. 本文首先介绍发动机冷却风扇设计与性能分析的理论基础.涉及到计算流体动力学(CFD),计算气动声学(CAA),轴流风扇的工作原理等领域的相关知识. 接着介绍了一种基于非均有理B样条(NURBS)曲线的发动机冷却风扇的参数化设计方法和风扇自动造型软件的开发.在深入研究风扇的几何结构后,实现了风扇翼型和积叠线的参数化重构,完成了一款基于VC++的冷却风扇自动造型软件的开发.通过对某标准翼型和风扇的参数化重构,验证了参数化方法和造型软件的可行性和正确性. 再者利用CFD技术和FLUENT软件,本文建立了风扇气动性能计算的单叶片模型,计算了风扇流量同静压,功率和效率的性能曲线,并通过实验验证了模型的准确性.利用FLUENT软件中的大涡仿真模型,计算了一款风扇在11个转速下的气动噪声,结果表明,计算值与实验值最大差值为10dB左右,但趋势一致,证明该模型可用于风扇气动噪声的对比. 最后介绍了正交试验设计的基本理论以及其在工程实际应用中的重大作用.通过对风扇各个结构参数的分析,选取了翼型安装角,弦长,翼型中线弯度作为试验因子.以叶尖和叶根两截面的参数,建立正交试验表,实现对某款风扇的改型设计,并得到了各因素对该风扇性能的影响.修改后的风扇气动性能有了较大提高,噪声则保持在原有水平,满足了新的冷却需求.

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关键词：

发动机 冷却风扇 气动性能 噪声 参数化 CFD

被引量：

18

年份：

2011