基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化

栗明，刘伦伦，高建红，曾超，张鲁滨

(内燃机可靠性国家重点实验室/潍柴动力股份有限公司，潍坊 261061)

0 引言

风扇是水冷式内燃机的重要组成部件，其消耗的功率占发动机总输出功率的5%～8%[1]。随着发动机排放升级及机舱零部件布置的愈加紧凑，发动机对冷却的需求不断提升，风扇消耗的功率也有继续增加趋势。同时，高速旋转的风扇也是车辆内外噪声的重要来源之一[2-3]。

目前风扇的设计、优化、选型主要依靠试验手段。这种方法存在滞后性，且成本高、周期长。表征冷却风扇性能的主要参数为：一定风量下的静压、静压效率、功率和噪声。随着计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)技术的发展，通过仿真风扇内部流场及声场，获取表征风扇性能的主要指标来指导风扇设计优化，已逐渐成为一种重要的技术手段[4]。

本文采用Fluent软件，对已成熟应用的某型发动机冷却风扇进行了CFD仿真分析，通过与试验数据对比验证了仿真模型的可信性，并根据仿真结果对风扇提出了结构改进建议。优化后，风扇的静压和静压效率性能有明显提升，表明上述方法对冷却风扇的设计、改进、测试及配套选型有重要的指导意义。

1 某型发动机冷却风扇简介

本次仿真选取的风扇为匹配大功率发动机的11叶片塑料风扇，风扇外径750 mm，重量4.5 kg。风扇三维模型如图1所示。

该风扇标定转速为2 550 r/min，标定转速下最大消耗功率51 kW；风扇背面设计有提高扇叶刚度的加强筋。

2 风扇气动性能试验

2.1 试验台架

风扇气动性能试验参照GB/T1236《工业通风机用标准化风道进行试验》标准进行。……