高空升降车动力舱热环境仿真   佛山高空升降车出租, 佛山高空升降车租赁, 佛山高空升降车价格  1） 吹风式风扇仿真结果, 为动力舱中心处纵向截面压力云图，由于风扇的抽吸作用，导致风扇前部靠近发动机附近产生较大的低压区，而在风扇后部形成高压区，同时在动力舱入口处以及发动机底部进气口压强也较低，因此压强差会使外部的空气流进动力舱，从风扇附近的进气口进入的空气直接被风扇吸走去冷却散热器，而从驾驶室底部以及机罩上部流入的空气则从发动机以及消声器等部件表面流过，所以有很大一部分冷却空气是经过动力舱被加热后在流入风扇的。从温度场仿真结果纵向截面图可以看出，风扇进气端的温度较高，热空气经过风扇后吹向液压油散热器，导致散热模块的下部空气温度较高，降低了液压油散热器的散热能力。从截面图看出空气流经动力舱后受到热辐射以及流换热作用温度迅速升高，尤其是排气管和消声器附近空气温度明显较高，将会影响舱内热环境和散热模块的冷却效果，因此有必要现有结构进行改进。

        为了降低冷却散热模块的空气温度，将风扇改为吸风式，即动力舱出口变为散热模块的进气口，动力舱速度矢量仿真结果，从速度矢量图可以看出空气的流动速度与吹风式相比略低，而且在发动机上部形成较大的回流，空气主要从动力舱上部和两侧的开口处流出舱外。动力舱内部温度场仿真结果。空气通过散热器后温度变化较明显，但是由于空气经过传动油散热器和发动机散热器后温度已经较高，离风扇最近的中冷器和液压油散热器冷却能力不足，空气流过动力舱内发动机后温度达到最高。  动力舱速度矢量图, 动力舱温度场提取了两种方案下风扇转速为1600r/min时通过各个散热器的风量。 为了降低冷却空气的温度和整机噪声，为了降低动力舱内部的温度，将高温热源包裹隔热棉，包裹隔热棉后高温热源及周围部件的温度明显降低，同时空气流经后温度较隔热前明显降低。 改进前后风扇表面温度，通过比可以看出改进后风扇表面冷却空气的温度降低了约5℃，于提高散热效率具有重要的意义。

       改进前后风扇表面温度场比,  空气流量分布不均匀性分析,  空气分布不均匀性阻力特性的影响散热器的换热性能除了与流经芯部的空气温度和流量以外，通过散热器内部的空气分布均匀性也有重要的影响。冷却空气流动越均匀，散热器的换热性能越好，同时能够避免局部温度过高。忽略温度的变化流量分布均匀性的影响，只考虑风扇转速流量的影响。风扇转速一定时，两种情况下（均匀分布和不均匀分布）通过散热器的空气总流量相等，根据效能-传热单元数法建立散热器离散模型，非均匀分布时的压降忽略空气势能的损失，假设每个离散单元均为相等均匀的多孔介质，则根据能量守恒采用面积加权平均的方法可知非均匀分布的压降为：因此,通过公式推导的结果我们可以看出,在进气总流量相等的情况下,非均匀通道的压降比均匀通道的要大,从而非均匀流动增加了空气流动的阻力。

      空气分布不均匀性散热器传热性能影响分析, 基于有效单元数法，每个划分的微单元空气侧入口和出口的温度差用二项式表示:所以，根据牛顿冷却定律可得：不均匀分布的总换热量表达式为:  均匀分布的散热量表达式为:   在相同的空气流量和环境温度下，冷却空气均匀分布时散热量最高，分布越不均匀，散热量越低，因此在设计风扇叶片和进行风扇与散热器的匹配时要考虑到均匀性的影响。

    空气分布均匀性CFD仿真值与计算值比,  为了验证散热器表面空气分布均匀性模型的准确性，不同环境温度为52下，作业工况时吹风式冷却方式进行验证，首先根据3.2节中的装载机动力舱模型得到散热器表面的速度场，提取各个散热器进气面测点的速度值；其次根据单元体模型求出不同环境温度时公式3.27的参数，CFD仿真结果与理论计算结果，从比结果可以看出：环境温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时，冷却空气与散热器模块总热交换量的仿真值与根据公式3.30的计算值的最大差值为6kW，最小差值为4kW，环境温度误差的影响较小。仿真值小于计算值的主要原因是距风扇最近的散热器表面空气速度较高，湍流较强，漩涡较多，引起空气回流，影响了散热效率。

 

     基于AMESim的冷却系统动态特性分析, 通过以上的三维CFD仿真尽管能够得到动力舱整体及散热模块内部空气的温度场分布，但是不能得到各个散热器内部热流体的热特性，因此为了能够更好地了解冷却系统的热平衡状态，基于一维和三维耦合的方法进行了动态特性仿真研究。耦合仿真是把三维仿真得到的流场仿真结果作为一维仿真的输入边界条件，能够更加真实的反映冷却空气的流动状态和消除不均匀分布散热的影响,仿真结果准确性也就越高。

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     关键元件建模   1）发动机模型发动机工作过程中传递给冷却液的热量按照经验公式计算：A为热量占燃料热能的百分比；g为燃油消耗率，g/kWh；N为发动机的标定功率，kW；h为燃料低热值,42500kJ/kg。外特性曲线是发动机在油门开度为100%时，发动机功率、扭矩、油耗率等与发动机转速的关系曲线。企业提供的发动机台架试验结果如表3.6所示。根据发动机的燃油率，通过公式3.32即可计算出不同转速下发动机传递给冷却液的换热量。 水泵和节温器模型水泵是发动机冷却系统中冷却液循环流动的动力元件，它的性能直接决定着系统的冷却效率，因此水泵的建模非常重要。水泵为离心式水泵，由曲轴皮带轮驱动，安装在柴油机前端的齿轮室上，传动比1.7，厂家提供的试验数据.  节温器温度-开度特性曲线，当冷却液温度达到81℃时，节温器大循环开启，温度升高到89℃时大循环完全打开。当冷却液温度降低到88℃时，小循环开始打开，降低到80℃时完全打开，大循环完全关闭。 3）散热器建模在AMESim中，散热器内部流体的压力损失：21=2pKv   热量的计算采用NTU的方法，传热单元数计算公式为：minCAKNTUc  散热器总换热量： 由于篇幅所限，本文只给出作业工况下的散热器速度分布云图，提取散热器迎风55面的速度值，输入到AMESim软件的散热器参数设置数据表中即可得到耦合后的一维模型速度矩阵。 采用一维和三维相耦合的方法，能够更加真实的体现散热器表面速度分布不均匀散热量的影响，仿真结果更加可信。   6）整体模型56采用AMESim软件搭建了由发动机、水泵、风扇、散热器等主要部件构成的装载机整车热管理系统仿真模型。

       为了能够建立与实际工况工作环境相当的仿真模型，仿真模型部分经验参数进行了适当的修正，为了验证一维仿真模型修正后的有效性，在40℃的大气温度下的一维模拟结果与试验值进行了比，达到热平衡时的各个散热器出口和入口的温度差。由表中数据比可知，仿真与试验值最大误差为7.8%，比结果表明该仿真模型可靠、有效，因此，此可以使用仿真模型进行更多的预测和评价。环境温度散热性能影响转载机工作于低速重载工况，发动机转速较低，而风扇由发动机定比驱动，所以风扇转速低，产生的风量较小，冷却系统易于出现过热现象。从图3.24仿真结果可以看出：当环境温度较高时，在作业工况下，各个散热器散热功率较小，尤其是传动油散热器和液压油散热器与期望值相差较大，表明此工况下风扇的转速和风量不能满足散热的需求，需要提高风扇的风量。行车工况液压油直接回油箱，不经过散热器，因此只有作业工况的散热量。在行车工况下，发动机转速较高，各个散热器的散热率均明显提高。但传动油散热器的散热量仍较低，表明现有的冷却系统的散热效率较低，不能满足工作的需要。随着环境温度的降低，散热模块的散热量逐渐增大。 通过仿真结果可以看出，不同的温度下，行车工况下总换热量略高于作业工况下的总换热量，并且随着温度的升高换热量逐渐降低。

     流动形式散热器性能的影响,  由于动力舱内空间结构的限制，不能靠增大散热面积来增大换热量，目前车辆上使用的散热器流动形式主要有两种：单流程和双流程，具体流动形式，双流程散热器将进口处水室一分为二，流体的入口和出口在同一侧。此外，由于单流程散热器热流体侧流体分布不均匀，而双流程散热器尽管增大了流体的流动阻力，但是流体通过散热器更加均匀，而流体的分布均匀程度会影响散热能力，本节双流程散热器的散热性能进行了仿真，并与单流程进行了比。由仿真结果可知：在环境温度为40℃时，不同的工况下各个双流程散热器的散热量均高于单流程的，其中中冷器性能提高最大，其次是液压油散热器和传动油散热器，发动机冷却液散热器提升最小。仿真结果表明，双流程散热器散热能力较单流程具有一定的优势，但是由于双流程散热器增大了流体的流动阻力，因此在选择使用时要考虑到阻力的影响。  不同工况下双流程结构散热模块出口空气的温度分布情况，在散热器最外缘由于空气流动的速度较低，温度最高，空气温度变化沿着流体的流动方向逐渐降低。通过比，最大扭矩工况由于风扇转速较低，空气的流量和流速小于最大功率工况，因此整体温度高于后者。

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