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发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏量计算公式的构造

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长安大学学报（自然科学版） 2015年第3期35卷 130-135页

作者：芮宏斌魏朗刘凯长安大学汽车学院陕西西安710064 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

为了提高发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏量的工程计算精度,基于泄漏量测量和流动显示试验以及间隙内部泄漏流动过程分析,构造了带有导流环的风扇叶顶间隙泄漏流动模型。深入研究了在静压力50-250Pa下3种带有导流环的风扇叶顶间隙流动结构... 详细信息

为了提高发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏量的工程计算精度,基于泄漏量测量和流动显示试验以及间隙内部泄漏流动过程分析,构造了带有导流环的风扇叶顶间隙泄漏流动模型。深入研究了在静压力50-250Pa下3种带有导流环的风扇叶顶间隙流动结构的泄漏特性,通过流动显示试验,测量得到了泄漏流的涡旋结构和叶顶泄漏涡的轨迹。在经典泄漏量Martine和Egli泄漏经验计算公式的基础上,通过引入动能载越效应修正系数,应用修正后的计算公式对泄漏量进行计算并与试验结果值做了比较。研究结果表明：改进模型的计算结果与试验结果值接近,基本吻合;可为改进和提高发动机冷却风扇的气动性能提供理论依据。

关键词：汽车工程发动机冷却风扇叶顶间隙泄漏特性

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发动机冷却风扇叶尖参数优化

华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第7期47卷 128-135页

作者：万里翔段丽娜郭覃段耀龙虞宁上官文斌西南交通大学机械工程学院四川成都610031 宁波雪龙集团有限公司浙江宁波315806 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分,静压和轴功率是评价其气动性能的重要指标,而叶尖作为风扇做功的主要部分对风扇气动性能有较大影响.以发动机冷却风扇为研究对象,研究了风扇气动性能的计算方法和叶尖参数的优化方法.首先... 详细信息

发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分,静压和轴功率是评价其气动性能的重要指标,而叶尖作为风扇做功的主要部分对风扇气动性能有较大影响.以发动机冷却风扇为研究对象,研究了风扇气动性能的计算方法和叶尖参数的优化方法.首先给出了风扇气动性能的计算方法,依据试验台建立风扇计算模型,利用模型仿真得到风扇在某一转速下的性能曲线,并与试验值进行了对比验证;然后以叶尖安装角、叶尖弦长、叶尖拱高为变量设计新风扇,基于正交试验法对各叶尖参数进行优化组合,给出了风扇叶尖参数的优化方法;最后通过风扇性能曲线、叶片压力图、叶片速度矢量图对优化结果进行分析,验证了优化方法的可行性.文中关于风扇叶尖参数的分析与优化方法,对发动机冷却风扇的设计具有指导意义.

关键词：发动机冷却风扇叶尖参数风扇气动性能静压轴功率

发动机冷却风扇叶顶间隙区域泄漏流动的数值分析

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中国公路学报 2014年第2期27卷 120-126页

作者：芮宏斌魏朗刘凯长安大学汽车学院陕西西安710064 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

针对发动机冷却风扇叶顶间隙区域泄漏的复杂流动和间隙气流对气动性能影响的问题,采用数值分析法研究了导流罩和导流环相对运动和静止对叶顶间隙区域流动的影响、设计工况下间隙区域的压力分布及泄漏涡流的流动特征。采用流场可视化方... 详细信息

针对发动机冷却风扇叶顶间隙区域泄漏的复杂流动和间隙气流对气动性能影响的问题,采用数值分析法研究了导流罩和导流环相对运动和静止对叶顶间隙区域流动的影响、设计工况下间隙区域的压力分布及泄漏涡流的流动特征。采用流场可视化方法测出发动机冷却风扇叶顶间隙区域的流速分布,验证了计算流体力学数值仿真结果的正确性。研究结果表明:随着工作静压的降低,当叶顶间隙区域存在的高速泄漏射流流速与导流环壁面气流周向速度的流速差较大时,由于粘性力的作用,气流流向发生改变,泄漏量明显减小。

关键词：汽车工程发动机冷却风扇数值模拟叶顶间隙流动泄漏涡流计算流体力学

基于无量纲性能曲线的发动机冷却风扇设计方法

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汽车工程 2010年第5期32卷 455-458页

作者：上官文斌王益有吴敏刘敦绿华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641 宁波雪龙有限公司宁波315806

提出了风扇无量纲性能曲线可用来表征和比较具有几何相似特征的风扇性能的观点。根据新的设计要求,利用无量纲性能曲线从现有的4种风扇中选出1种性能较优的风扇,并在该风扇基础上设计和试制出新风扇,对其性能进行了测试。结果表明,利用... 详细信息

提出了风扇无量纲性能曲线可用来表征和比较具有几何相似特征的风扇性能的观点。根据新的设计要求,利用无量纲性能曲线从现有的4种风扇中选出1种性能较优的风扇,并在该风扇基础上设计和试制出新风扇,对其性能进行了测试。结果表明,利用提出的方法设计的发动机冷却风扇的性能达到设计要求,验证了该方法的可行性。

关键词：发动机冷却风扇设计无量纲性能曲线

发动机冷却风扇气动性能的CFD分析与仿真流程优化

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发动机冷却风扇气动性能的CFD分析与仿真流程优化

作者：万星荣华南理工大学

学位级别：硕士

发动机冷却风扇是发动机冷却系统的关键组成部分，其性能直接影响发动机的正常运行。传统的风扇设计需要依赖大量的试验数据，研发周期长，成本高。CFD仿真周期短，成本低，还能得到丰富的流场细节，是一种新兴的流体研究方法。随着CFD... 详细信息

发动机冷却风扇是发动机冷却系统的关键组成部分，其性能直接影响发动机的正常运行。传统的风扇设计需要依赖大量的试验数据，研发周期长，成本高。CFD仿真周期短，成本低，还能得到丰富的流场细节，是一种新兴的流体研究方法。随着CFD理论的发展及计算机性能的提高，CFD技术越来越广泛地应用于发动机冷却风扇的研究和设计中。本文首先对发动机冷却风扇气动性能试验进行了研究。介绍了包括流量、静压、动压、功率、效率在内的风扇气动性能指标;介绍了风室入口型风扇性能试验台的组成、原理以及试验数据的处理与分析;实测了型号为F597-42-64-10的发动机冷却风扇的气动性能参数，得到了性能曲线，并对性能曲线进行了分析。接着利用CFD分析软件FLUENT对该款风扇的内部流场进行了数值模拟，分析了流场流线、速度矢量分布、压力分布以及叶尖回流现象等流场信息，验证了模型的合理性;计算得到了风扇的流量、静压、功率等气动性能指标，并将仿真结果与试验结果进行对比，在风扇稳定工况下仿真结果误差在10%之内，验证了模型的实用性。最后针对仿真流程中使用的软件HyperMesh、FLUENT、Excel，利用相应的软件宏函数以及编程语言，编写一系列批处理程序，实现了仿真流程自动化，显著提高了CFD仿真流程的效率。本文所做的仿真流程优化工作能够将风扇的仿真分析周期缩短1天，并且大大降低出错率，减轻操作人员的工作强度。

关键词：发动机冷却风扇风扇气动性能 CFD 批处理流程优化

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发动机冷却风扇调速电阻的热分析和匹配研究

发动机冷却风扇调速电阻的热分析和匹配研究

作者：肖振系湖南大学

学位级别：硕士

以有刷直流电机驱动的电子冷却风扇(简称电子风扇)在经济型乘用车中被广泛的使用,通常在电路中串联电阻,具备调速的功能。在使用过程中,电子风扇不可避免的会存在电机堵转现象,虽然发生的概率较低,但电机堵转可能造成风扇损坏而使得车... 详细信息

以有刷直流电机驱动的电子冷却风扇(简称电子风扇)在经济型乘用车中被广泛的使用,通常在电路中串联电阻,具备调速的功能。在使用过程中,电子风扇不可避免的会存在电机堵转现象,虽然发生的概率较低,但电机堵转可能造成风扇损坏而使得车辆必须维修更换失效的零部件,甚至可能造成乘用车起火的严重事故。调速电阻是电子风扇的关键部件之一,在匹配工作当中存在安装结构、阻值选择、堵转保护等设计问题。电子风扇在低速模式堵转条件下,温度保险丝(简称温保)打开之前的发热传热行为尤为重要,匹配不当会造成车辆起火的严重事故。电子风扇在堵转时,高速工况可能造成电机不可逆破坏,低速工况电阻的温保应该及时打开,否则电子风扇就可能烧毁。匹配工作要充分了解风险,并从电机选型、风扇及护风罩(简称罩壳)材料选择、调速电阻选型及安装结构设计等方面确保安全匹配。本文针对电子风扇低速堵转条件下的安全匹配问题,对调速电阻的发热传热行为以及电阻发热对罩壳温升的影响进行了研究,主要开展了以下研究工作:(1)建立了堵转条件下三种不同结构型式的调速电阻热仿真模型,并进行了试验验证。通过对实际结构简化构建了仿真模型,模型反映了不同的电阻结构类型,并体现了调速电阻在风扇总成中不同的布置角度和位置深度。针对施加不同的环境温度负荷和工作负载进行了仿真模拟,并通过电子风扇低速堵转试验,对仿真模型进行了验证,最终形成了可靠的仿真模型。(2)针对多种电子风扇低速堵转边界条件进行模型的热仿真分析。这些条件主要包含有不同的电阻结构形式、不同的电阻布置角度和位置深度、环境高低温、堵转高低负载。围绕温保打开时间和罩壳温升两项关键指标,并结合罩壳材质(典型的如聚丙烯或尼龙改性塑料)许用温度对结果进行比较并找到了规律。通过有限元仿真分析了电阻体对罩壳传热的主要形式,探讨了降低罩壳温升的途径。(3)基于研究结果对电子风扇的调速电阻热匹配方式提供指导。针对不同环境温度和不同负载下的低速堵转工况,给出了符合匹配设计原则条件下的调速电阻温保打开时间和罩壳温升曲线。在匹配研发阶段,通过匹配设计原则结合系统工程师提供的输入,可以快速地估计电子风扇低速堵转条件下温保的打开时间和罩壳的温升,从而在安全匹配的基础上,达到节省研发成本和时间的目的。

关键词：发动机冷却风扇调速电阻热仿真电机堵转热匹配

发动机冷却风扇护风圈结构对风扇性能影响的研究

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发动机冷却风扇护风圈结构对风扇性能影响的研究

作者：潘登辉华南理工大学

学位级别：硕士

护风圈是发动机风冷系统的子部件之一,其设计好坏直接影响发动机冷却风扇的性能。本文以内插入式护风圈为研究对象,在计算流体力学仿真软件Fluent建立计算模型,研究了护风圈的布置形式和结构对环形风扇气动性能的影响,主要开展工作如下... 详细信息

护风圈是发动机风冷系统的子部件之一,其设计好坏直接影响发动机冷却风扇的性能。本文以内插入式护风圈为研究对象,在计算流体力学仿真软件Fluent建立计算模型,研究了护风圈的布置形式和结构对环形风扇气动性能的影响,主要开展工作如下:首先对风扇开发设计的基本理论以及当前国内外冷却风扇开发方法作了简要论述。紧接着分别论述了风扇气动性能试验装置结构特点,比较不同试验装置优缺点以及分析得到了风扇气动性能试验中风扇的流量、静压、轴功率和静压效率的测量方法;建立了采用多参考系模型的发动机冷却风扇CFD计算方法,利用后处理软件分析了风扇叶顶速度矢量、流线、涡量云图等流场特性。基于建立的CFD仿真模型,分析了旋转区大小、旋涡分布区域网格质量以及叶片变形三个因素对风扇仿真计算结果的影响。比较不同尺寸旋转下仿真计算结果,给出旋转区大小选取方法和大小。利用多切片更为精确的显示了叶顶涡量的分布,探讨了强涡量区域网格好坏对计算结果影响。考虑叶片在高速转动下变形对气动性能影响,给出了变形对气动性能影响的计算方法。最后通过风扇气动性能试验,比较了风扇在内插入式护风圈和外插入式护风圈下气动性能,试验验证了采用内插入式护风圈配合的风扇在小流量点将出现明显失速现象。研究带有翅片的内插入式护风圈结构参数对风扇失速区气动性能影响,结果表明内插入式护风圈深入长度、恰当的翅片的倾斜角度以及翅片的高度对风扇在失速区的气动性能有一定影响。本文所论述的发动机冷却风扇CFD建模方法以及内插入护风圈的结构设计,为发动机冷却风扇工程开发提供有效的参考。

关键词：发动机冷却风扇护风圈仿真准确性风扇气动性能计算流体力学

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表面楔形结构对发动机冷却风扇性能影响研究

机械科学与技术 2018年第4期37卷 519-524页

作者：李娜朱茂桃李凯强朱彩帆江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

采用CFD/CAA分布耦合仿真方法,在额定工况下对发动机冷却风扇叶片吸力面是否设置凸起楔形结构的两种方案的流场与声场进行三维数值模拟,研究了楔形结构对冷却风扇气动性能和噪声性能的影响。结果表明,该楔形结构对冷却风扇气动性能影响... 详细信息

采用CFD/CAA分布耦合仿真方法,在额定工况下对发动机冷却风扇叶片吸力面是否设置凸起楔形结构的两种方案的流场与声场进行三维数值模拟,研究了楔形结构对冷却风扇气动性能和噪声性能的影响。结果表明,该楔形结构对冷却风扇气动性能影响较小,而对其噪声性能影响显著;设置了楔形结构后冷却风扇进出风口噪声值分别下降8.8%和8.9%,风量略有增加。通过分析冷却风扇流场及声场的分布情况,可知楔形结构在叶片吸力面起到了"涡流发生器"的作用,促进边界层提前转捩,进而大大降低了叶片表面气流过早分离引起的涡流噪声,因此总声压级也明显下降。

关键词：发动机冷却风扇气动性能噪声性能楔形结构涡流发生器 CFD/CAA分布耦合方法

轿车发动机冷却风扇的CFD分析与低噪声优化设计

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轿车发动机冷却风扇的CFD分析与低噪声优化设计

作者：赵要珍吉林大学

学位级别：硕士

本文是结合项目组承担的国家“十一五”“863”子项“轿车噪声分析与控制”进行的。本文对发动机冷却风扇的噪声产生机理进行了分析,介绍了风扇噪声影响因素及降噪策略。针对某款国产轿车发动机冷却风扇结合风扇台架试验方法建立起CFD... 详细信息

本文是结合项目组承担的国家“十一五”“863”子项“轿车噪声分析与控制”进行的。本文对发动机冷却风扇的噪声产生机理进行了分析,介绍了风扇噪声影响因素及降噪策略。针对某款国产轿车发动机冷却风扇结合风扇台架试验方法建立起CFD仿真模型,应用FLUENT软件对该风扇性能进行了详细的研究。将仿真结果和风扇出厂标定试验值进行比较,证明了仿真结果的正确性。根据所研究风扇的实际情况,从影响风扇噪声性能诸因素中选取七种因素—叶片数、轮毂比、叶型安装角、转速、叶片不等夹角布置、叶型和前倾进行分析研究,总结出这七种因素对风扇质量流率和噪声性能影响的规律性。根据上述研究结果并结合所研究风扇的实际工况,对原风扇结构与尺寸参数进行了优化设计。仿真分析表明,优化后的风扇较原风扇性能有了显著提高。

关键词：轿车发动机冷却风扇 CFD噪声优化设计