基于非均匀热源散热器的某矿用自卸车动力舱散热性能分析与改进

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矿用自卸车作业环境非常恶劣,且负载大、工作时间长,致使动力舱散热困难,从而导致经常发生故障,严重影响了生产效率。针对动力舱的散热问题,目前生产厂家主要依靠经验和实验的方法,存在设计周期长和成本高等缺点。本文以某矿用自卸车为研究对象,应用 CFD数值计算方法对动力舱的散热特性进行分析并提出改进措施。论文对以下几个方面展开研究:  1.分析了本文的背景和意义,并对国内外动力舱散热相关研究工作进行了分析和总结,基于此,提出了本文的研究方法和研究内容。  2.针对发动机舱内散热核心元件—散热器,应用CAD软件建立散热器单元模型,仿真得到该自卸车的高、低温散热器的传热特性和阻力特性。并将多孔介质模型与分布参数法相结合建立了非均匀热源散热器仿真方法,仿真结果体现了散热器表面温度在冷却液流动方向上的温度梯度,并且仿真所得的了冷却液的进、出口水温与试验结果的误差在8.6%以内。  3.将非均匀热源散热器仿真结果作为动力舱流场仿真的散热器边界条件,对动力舱的三维热环境进行仿真,并与散热器为均匀热源的动力舱三维热环境仿真进行对比。结果显示非均匀热源散热器的仿真结果很好的体现了散热器沿冷却液流动方向存在的温度梯度,更贴近实际情况。然后应用非均匀热源散热器边界条件仿真分析了自卸车动力舱在怠速、额定功率点、最大扭矩三个工况下的散热特性,发现在风扇护风罩前缘处发生明显的回流现象以及在发动机与自卸车甲板之间存在气流迟滞现象,致使在发动机上面出现了高温集中区。针对所存在的问题,采取了加装导流板的改进措施,并应用代理模型对护风罩进行了优化,发动机舱进气量增加了9.2%。  4.建立了发动机冷却系统热平衡模型,将优化后的动力舱三维流场的计算结果作为其边界条件,对水侧热交换过程进行了计算。得到了怠速工况下散热器的进水温度为87.1℃、出水温度为79.8℃。冷却系统散热性能良好,进一步验证了改进后的动力舱流场合理性。
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