工程机械分离式冷却系统流动传热数值仿真

傅佳宏，俞小莉，刘震涛，黄钰期



工程机械分离式冷却系统流动传热数值仿真

傅佳宏，俞小莉，刘震涛，黄钰期

(浙江大学能源工程学院，浙江杭州，310027)

采用计算流体力学(CFD)和数值传热学(NHT)方法对工程机械分离式冷却系统进行数值仿真分析，利用三维实体风扇和热交换器模型构建4种分离式冷却系统模型，并进行流动传热和风扇匹配特性分析。研究结果表明：在相同热交换器布置形式下，吸风式风扇方案功耗更低；在相同风扇形式下，热交换器正交布置方案流动传热性能更优；最后，采用冷却系统性能系数()以及匹配特性曲线对这4种分离式冷却系统进行综合性能分析，可知吸风式风扇、热交换器正交布置方案最节能。

分离式冷却系统；流动传热；数值仿真；热交换器；风扇

在传统工程机械中，冷却系统与发动机都布置在同一舱中，冷却风扇由发动机驱动，热交换器均以串联的方式布置在风扇轴线上。然而，随着发动机功率密度的提高，增压中冷等技术的应用使冷却系统中热交换器的数量、尺寸以及热负荷不断提高，风扇功耗不断增加，但仍无法满足日益增加的散热需求。在这种情况下，传统冷却系统布置形式下多热交换器的不断叠加不仅造成热交换器之间互相干扰，换热效率低下，且使冷却空气侧阻力急剧增加，增加了风扇直径与功耗。另外，动力舱有限空间内各个部件的互相干扰也使流动组织更困难，不仅增加了风扇阻力[1−2]，还易造成热风回流[3]，进一步降低冷却系统效率，增加风扇功耗。……