基于CFD的发动机冷却风扇气动噪声分析

曾超，刘伦伦，高建红，段良坤，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，其主要作用是给散热器提供足够流量的空气，保证车辆发动机系统、空调系统、液力缓速器系统等散热需求，其消耗的功率约占发动机总输出功率的5%～8%[1]，同时，风扇也是车辆内外噪声的重要来源之一[2]。

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有一定风量下的静压、静压效率、功率和噪声，随着Computational Fluid Dynamics(CFD)技术的发展，通过仿真模拟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、优化及选型，已逐渐成为一种重要的技术手段[3]。

本文对某机型已成熟应用的开口型冷却风扇进行了气动性能仿真分析，并根据风扇图纸上的性能数据进行了仿真模型标定，利用标定后的模型进行了风扇气动噪声仿真，通过噪声的仿真和测试对比，验证了仿真方法的有效性，对风扇类旋转零部件的设计、选型具有重要的指导意义。

1 风扇气动性能分析

1.1 风扇模型建立与网格划分

本文仿真选取的风扇为匹配大功率柴油机的11叶片塑料风扇，风扇外径750 mm，轮毂直径280 mm，重量4.5 kg。风扇三维模型如图1所示。

图1 风扇三维模型 图2 风扇网格模型

网格划分时，保留并细化风扇叶片边缘圆角，去除轮毂部分圆孔特征及加强筋根部倒圆角，划分完成后风扇网格如图2所示[4]。……