SD16YE推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙散熱CFD分析及優(yōu)化.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)推土機(jī)散熱系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)方法為主，適用于簡(jiǎn)單散熱系統(tǒng)，但是難以滿足日益復(fù)雜的現(xiàn)代推土機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法可以較好的展現(xiàn)推土機(jī)機(jī)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(dòng)機(jī)艙熱管理系統(tǒng)，建立了機(jī)艙數(shù)值計(jì)算模型，分析確定了CFD計(jì)算邊界條件和求解策略，進(jìn)行了流場(chǎng)和溫度場(chǎng)仿真計(jì)算和分析，得出了發(fā)動(dòng)機(jī)部件表面溫度過(guò)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(jì)改進(jìn)的工程實(shí)踐，

2、并完成了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　研究工作主要包括以下方面:
　　建立了某型推土機(jī)散熱系統(tǒng)主要部件的三維幾何模型，分別完成了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、排氣后處理器、空濾器等部件的幾何模型簡(jiǎn)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(duì)于風(fēng)扇和散熱器，進(jìn)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(jì)算模型為κ-ε模型，設(shè)定邊界條件時(shí)，根據(jù)樣機(jī)測(cè)試情況進(jìn)

3、行了修正。求解采用有限體積法對(duì)流體偏微分方程進(jìn)行離散，利用求解壓力關(guān)聯(lián)方程的半隱式算法(SIMPLE)對(duì)機(jī)艙內(nèi)的流動(dòng)與傳熱方程完成了數(shù)值計(jì)算。仿真計(jì)算結(jié)果以速度矢量圖和溫度梯度云圖輸出。
　　通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)分析，并考慮了實(shí)施改進(jìn)的工程要求，提出影響該推土機(jī)散熱性能的兩個(gè)關(guān)鍵因素:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)CFD仿真分析發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行了整改:(1)更換軸向尺寸更短的風(fēng)扇液壓馬達(dá)，增大風(fēng)扇與散熱器距離，以降低風(fēng)扇紊流，提高通過(guò)散熱器的風(fēng)速;(2)對(duì)排氣管和渦輪增壓器用鋁箔隔熱板進(jìn)行了隔熱處理，以降低機(jī)艙內(nèi)高溫?zé)彷椛洌档蜕崞魅肟跉饬鳒囟?。然后，?duì)改進(jìn)后的車(chē)輛進(jìn)行了實(shí)測(cè)驗(yàn)證，其最低環(huán)境適應(yīng)溫度為46.2℃，達(dá)到了散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，也證明了本文方法的有效性。
　　本文采用CFD方法對(duì)推土