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汽车油冷器含固流致磨损特性研究及结构改进
| 论文题名： | 汽车油冷器含固流致磨损特性研究及结构改进 |
| 关键词： | 汽车油冷器;两相流动;磨损特性;结构改进;车辆冷却系统 |
| 摘要： | 汽车油冷器是车辆冷却系统中的常用零件。在车辆运行过程中，油冷器内金属部件会脱落形成金属垢，油冷器冷却液添加剂会与金属离子发生化学反应形成水垢。这些水垢与金属垢随着液体流动变成细小的颗粒物并撞击在油冷器壁面上，使油冷器发生磨损，造成油冷器性能大幅下降甚至直接失效。本文以某型号的汽车油冷器为原型，分析了其内部固液两相流动特性和磨损特性，并进行了油冷器磨损实验进行验证，可以为油冷器的优化提供理论指导，论文的主要工作内容与结论包括： （1）采用Realizablek-ε湍流模型和基于Euler-Lagrange方法的DPM模型对汽车油冷器内固液两相流动特性进行了分析。结果发现，在油冷器翅片上，压力从进口到出口均匀减小。在出口管道及引流通道下方的凹槽处都出现了较大的压差，导致速度突变。颗粒直径大于130μm时，颗粒在油冷器内会发生堆积，速度增大后，堆积现象会改善。 （2）采用Ahlert磨损模型对汽车油冷器内磨损特性进行分析。结果发现颗粒直径小于130μm时，其磨损受二次流影响较大，冲蚀速率最大点在引流通道下方凹槽处。颗粒直径大于180μm时，受惯性影响较大，冲蚀速率最大点在引流通道上方壁面处。进口速度增加后，油冷器各位置冲蚀速率均出现不同程度增长。直径较小的颗粒，由于速度增加，受二次流影响减弱，最大冲蚀点会由引流通道下方的凹槽处逐渐转移到出口管道内侧。安装方式改变后，直径较大的颗粒磨损位置会朝着重力方向有所偏转。 （3）自行设计并搭建了颗粒循环碰撞实验台，进行了汽车油冷器的冲蚀磨损实验。实验结束后，出口管道内侧出现泄露，引流通道下方凹槽内出现明显冲蚀痕迹，与模拟预测结果基本保持一致。 （4）结合汽车油冷器的流动特性和磨损特性，提出了一种改进方案：增加了引流通道的长度、宽度和高度，扩大了引流通道上的流通面积，延后了出口管道的位置。结果表明，油冷器结构改变后引流通道和出口管道上压差和速度最大值明显减少，压力分布的更加均匀，在引流通道下方凹槽内旋涡消失。磨损区域面积显著减少，最大冲蚀速率降低。 |
| 作者： | 郑雨松 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 林哲;汪春臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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