車用軸流式冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)分析開題報(bào)告

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開 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述1.1 課題研究的目的和意義隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，我國汽車的保有量也在日益增多。目前汽車是數(shù)量最多、最普及、應(yīng)用范圍最廣的交通工具，也是活動范圍最廣泛、運(yùn)輸量最大的重要現(xiàn)代化陸地交通工具。因此對于他的研究也越來越多。汽車的發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇至于散熱器的后面，使汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的重要組成部件。冷卻風(fēng)扇的性能直接影響到主機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱效果、噪聲、燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動機(jī)功耗等方面，因此研究發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇的氣動性能以及強(qiáng)度分析有著非常重要的作用。冷卻風(fēng)機(jī)是機(jī)車動力裝置中的重要設(shè)備，其工作性能影響著整個(gè)機(jī)車的運(yùn)行狀況及安全。現(xiàn)有軸流冷卻風(fēng)機(jī)在運(yùn)行條件改變時(shí)，會出現(xiàn)效率降低、壓力降低、可靠性變差和噪聲大的問題不能滿足使用要求，因此需要對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。在改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中，受車廂結(jié)構(gòu)形狀、進(jìn)出口流道及運(yùn)行條件的影響冷卻風(fēng)扇的改進(jìn)設(shè)難度較大 [1]。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析 CFD 在葉輪機(jī)械氣動設(shè)計(jì)方面的重要性可能要高于其他工程應(yīng)用，如果脫離了 CFD 的幫助，葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)上的困難將會是不可想象的 [2]] 。目前，這種數(shù)值模擬的方法可以模擬復(fù)雜程度極高的粘性、非定常流動，得到復(fù)雜流動現(xiàn)象中的細(xì)微結(jié)構(gòu)，便于做孤立因素的優(yōu)化分析，從而發(fā)現(xiàn)一些理論解不出、實(shí)驗(yàn)測不到的新現(xiàn)象 [3] 風(fēng)扇是車輛冷卻系統(tǒng)的主要部件，當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是軸流式風(fēng)扇，為了提高風(fēng)扇的冷卻能力，對改進(jìn)的某型軸流式風(fēng)扇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軸流式風(fēng)扇加裝后導(dǎo)葉片質(zhì)量流量提高約 20％，加裝前導(dǎo)葉片質(zhì)量流量提高約 15％，在提高質(zhì)量流量方面加裝后導(dǎo)葉要優(yōu)于加裝前導(dǎo)葉。加裝導(dǎo)葉片能在相同轉(zhuǎn)速下顯著增加風(fēng)扇的質(zhì)量流量，提高冷卻性能。以前導(dǎo)葉為例，運(yùn)用 NUMECA 軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)較吻合。 [4]，以使冷卻風(fēng)扇在限定的尺寸下，不但風(fēng)量大，而且風(fēng)壓高。方法 利用歐拉方程對串列葉柵式冷卻風(fēng)扇的流場做了計(jì)算。為了得到比較精確的邊界值，計(jì)算中構(gòu)筑了貼體計(jì)算網(wǎng)格。結(jié)果 串列葉柵的風(fēng)扇葉背流動分離較小，葉片的彎曲度較大，且由于葉柵馬赫數(shù)曲線分布較飽滿，使懈扇靜壓的較大提高。結(jié)論 理論研究為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 [5]為了深入研究汽輪發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇內(nèi)的流動規(guī)律，并對其設(shè)計(jì)提出合理優(yōu)化方案，對某汽輪發(fā)電機(jī) 軸流式通風(fēng)冷卻風(fēng)扇的原始模型在流量為 25,^3／s 的工況下進(jìn)行了 CFD 流場數(shù)值模擬，通過改變?nèi)~片安放角和葉片扭轉(zhuǎn)角，得到冷卻風(fēng)扇計(jì)算效率和葉片安 放角及葉片扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系．計(jì)算結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，風(fēng)扇效率和葉片安放角及葉片扭轉(zhuǎn)角之間都呈近拋物線變化關(guān)系，在特定葉片安放角和葉片扭轉(zhuǎn)角附 近風(fēng)扇效率最高．經(jīng)葉片修型后的軸流風(fēng)扇效率較原模型提高了 15．8％． [6]即使有了性能良好的風(fēng)扇,如果 與發(fā)動機(jī)匹配不當(dāng),也很難得到最經(jīng)濟(jì)的效果。因此,必須根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻系空氣阻力特性來設(shè)計(jì)和選擇風(fēng)扇。本文在分析了軸流式風(fēng)扇特性和發(fā)動機(jī)冷卻系阻力特 性的基礎(chǔ)上,提出了它們之間的最佳匹配關(guān)系。 [7]軸流式通風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如礦井、空氣調(diào)節(jié)、紡織、燒結(jié)、電站、隧道、冷卻以及大型風(fēng)洞 [8] 。以小型低壓大流量通風(fēng)機(jī)為模型,通過對其內(nèi)部流場的三維數(shù)值模擬,說明了葉片不同周向彎曲對 其氣動性能的影響,分析了葉片彎曲帶來這些影響的原因.結(jié)果表明:在小型低壓大流量通風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動損失中,通流損失部分所占比例大于二次流損失部分,因 此降低其通流損失是降低小型低壓大流量通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動損失的一個(gè)有效辦法;推薦在小型低壓大流量通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中采用葉片的適度前彎,此時(shí)壓頭和效率與徑向 葉片差別不大,但有利于擴(kuò)大葉輪的穩(wěn)定性. [9]軸流通風(fēng)機(jī)輪轂旋壓工藝的順利實(shí)現(xiàn)不但要在加工工藝上進(jìn)行研究,而且更重要的應(yīng)該從空氣動力設(shè)計(jì)時(shí)就統(tǒng)籌兼顧的設(shè)計(jì)思想,指明了相應(yīng)的軸流通風(fēng)機(jī)輪轂設(shè)計(jì)思路并進(jìn)行了舉例說明其可行性 [10]以汽車發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇葉片為研究對象,采用精密柔性三坐標(biāo)測量臂獲取風(fēng)扇表面點(diǎn)云數(shù)據(jù),利用 Imageware 和 Pro/E 軟件對點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu),并對重構(gòu)模型精度進(jìn)行分析?；趧恿?葉素理論和伯努利方程理論計(jì)算得出入流角對風(fēng)扇氣動力等性能的影響規(guī)律;運(yùn)用 CFD 軟件對重構(gòu)風(fēng)扇內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值仿真,并分析仿真結(jié)果的影響因素。通過對再設(shè)計(jì)前后風(fēng)扇的氣動性能比較,驗(yàn)證了將葉型設(shè)計(jì)為橢圓率是 4.2的橢圓線的必要性和可行性。 [11]汽車發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇是汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中非常重要的零部件。通過一個(gè)具體實(shí)例，討論了利用商業(yè) CFD 軟件進(jìn)行汽車發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇的流場計(jì)算，并最終得到風(fēng)扇性能數(shù)據(jù)的一種方法，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇性能的初步檢驗(yàn)，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)計(jì)效率。 [12]對帶有前后導(dǎo)葉的復(fù)雜軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,基于 RNG 湍流模型及 MRF 模型模擬風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)流動,將其性能與測試實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與測試結(jié)果吻合較好。對不同氣流量及不同轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬表明,在葉片轉(zhuǎn)速不變的情況下,隨著氣體流量的增加,葉片的氣動壓力增加,功率增大,同時(shí)風(fēng)機(jī)效率提高;在氣體流量保持不變時(shí),隨著葉片轉(zhuǎn)速的增加,葉片的氣動壓力增加,功率增大;當(dāng)風(fēng)機(jī)出口存在阻力時(shí),則葉片的氣動壓力增加,功率增大。 [13] 軸流式通風(fēng)機(jī)改造的必要性.介紹了采用三元流動理論對葉片進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對動葉進(jìn)行模態(tài)分析試驗(yàn)及對高效區(qū)分布特性的研究轉(zhuǎn)移了高效區(qū)的位置等措施,對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造.并經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明,風(fēng)機(jī)改造后運(yùn)行安全. [14]結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在設(shè)計(jì)大型冷卻塔用軸流風(fēng)機(jī)時(shí),為了降低能耗、噪聲以及減少飄水現(xiàn)象,希望風(fēng)機(jī)具有較小的輪轂比。因此我們從 1983 年起,研制了具有兩個(gè)輪轂的軸流風(fēng)機(jī)。 [15]參考文獻(xiàn)：[1] 王曉放，李麗麗，孫濤，等.動車組軸流冷卻風(fēng)機(jī)氣動設(shè)計(jì)與研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，49:364-368.[2] 郝開元，王維名.基于 CFD 的離心壓縮機(jī)整級性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2012（2）：36-41.[3] J D Denton,W N Dawes. 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