发动机冷却风扇失速的数值模拟研究

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1、工程硕士学位论文发动机冷却风扇失速的数值模拟研究作者姓名杨先锋工程领域车辆工程校内指导教师上官文斌教授校外指导教师赵世立高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年04月NumericalstudyonstallofenginecoolingfanADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangXianfengSupervisor：Prof.ShangguanWenbinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK414

2、.2学校代号：10561学号：201521003222华南理工大学硕士学位论文发动机冷却风扇失速的数值模拟研究作者姓名：杨先锋指导教师姓名、职称：上官文斌教授：赵世立高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：车辆振动噪声测控技术及故障诊断论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邬晴晖委员：上官文斌、康英姿、赵学智、邱志成摘要自改革开放以来，中国的汽车工业得到快速的发展，并成为了世

3、界上汽车产销量最大的国家。但我们也要认识到与其他汽车大国之间的差距，在研发和设计上我国民族汽车工业还远不及世界先进的水平，因此对汽车技术的不断探索和研究显得尤为重要。作为发动机冷却系统的一部分，冷却风扇在发动机的散热过程中起到举足轻重的作用，也对汽车的整体性能产生一定的影响。因此，对发动机冷却风扇失速问题的研究，于汽车工业的发展具有重要的意义。本文首先对发动机冷却风扇失速方面的研究做了调查，回顾了其在国内外的研究现状。然后，介绍了发动机冷却风扇在汽车上的工作原理，并对它的性能指标做了详细解释。为了得到一款冷却风扇实际的性能，采取了在实验室的试验装置上测试的方

4、法，并对两种不同的试验装置做了详细介绍。接着，又引入了CFD仿真的方法来计算风扇的性能，并对试验和CFD仿真的结果做了对比。结果表明：测试得到的风扇性能与计算之间的最大误差不超过4%，可以认为试验与CFD仿真的结果互相吻合，验证了使用CFD仿真方法计算冷却风扇性能的可行性。通过分析冷却风扇性能曲线的特点，发现了这款风扇的失速区。对失速区附近的静压以及噪音做更细致的分析，确定了这款风扇进入失速先兆、失速加重和失速消失时的流量点。在该风扇进入失速先兆前后，分别测量了风扇某一叶片上不同位置的压力，通过对比压力的变化来确定叶片上的失速情况。接着，还获得了风扇不同径向

5、位置的失速压力场，确定了失速团的存在。为了改善冷却风扇的失速问题，对几种可能影响风扇失速的因素做了研究。通过对护风圈和风扇自身结构的研究分析，得到如下结论：增大护风圈与叶片的间距、减小护风圈的直径、减小风扇的轮毂比和减小风扇的叶片安装角，能提高风扇的失速裕度；改变风扇的叶片开口率和叶片展弦比对风扇的失速裕度没有影响。但考虑到减小护风圈的直径和风扇的轮毂比会使风扇的静压性能变差，因此仅采用增大护风圈与叶片的间距和减小风扇的叶片安装角相结合的方法，来提高一款环形风扇的失速裕度。相对于原始环形风扇，改良环形风扇的失速裕度提高了12.5%，改善了该风扇的失速问题。关

6、键词：冷却风扇；失速；CFD仿真；裕度IAbstractSincetheReformandOpening，theautomotiveindustryhasbeendevelopingrapidlyinChina.Butintheresearchanddevelopment,ournationalautomobileindustryisfarlessthantheadvancedleveloftheworld.Aspartoftheenginecoolingsystem,thecoolingfanplaysanimportantroleintheheatdis

7、sipation,andalsohasacertaininfluenceontheoverallperformanceofthecar.Therefore,thestudyonthecoolingfanstallhasgreatsignificanceinthedevelopmentofautomotiveindustry.Firstly,theresearchofthecoolingfanstallathomeandabroadisreviewed.Afterintroducingtheworkingprincipleofthecoolingfanonth

8、evehicle,itsperformancepar