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内燃机车V形冷却系统气流及传热特性研究
| 论文题名： | 内燃机车V形冷却系统气流及传热特性研究 |
| 关键词： | 内燃机车;散热器;冷却系统;百叶窗结构;传热特性 |
| 摘要： | 内燃机车冷却系统在内燃机车中扮演着重要角色，冷却系统中的散热芯体更是内燃机冷却系统的一个核心组成部分。通过冷却风扇转动产生的强迫气流通过散热芯体将冷却液中的大部分热量散失到周围环境，确保机车发动机能够在所允许的最佳温度下运行。内燃机车因总体系统和柴油机装车功率的不同,机车冷却装置也会产生相应的变化。内燃机车冷却系统一般都包括以下的部分:冷却室钢结构；机车冷却风扇和对应的驱动装置；侧面百叶窗；顶面百叶窗；散热芯体，还包括冷却室各管路。内燃机车冷却系统根据它的结构形式的不同,可分成直立形，V形，A形等。V形结构是指把散热芯体分成两排，且分别布置成V型,用冷却风扇对散热芯体进行吸风式冷却。除部分机车外，我国几乎所有内燃机车都用V形的冷却系统。风扇驱动大量冷却空气流经散热器，与散热器发生换热。冷却风扇的风量与风扇的直径和转速、叶片形状以及叶片安装角度、叶片数目等有关。内燃机车车体两侧百叶窗对空气进行适度导流，使得流过散热器的空气流速均匀。V形冷却系统的侧百叶窗由于受到安装位置的限制，冷却空气从侧百叶窗流入之后会在侧百叶窗和散热器的单节之间形成涡流，这会导致散热器单节吸人冷却空气的能力降低甚至出现无法吸入冷却空气的情况，从而降低冷却系统的冷却能力[1]。 论文对V形内燃机车冷却系统的气流及传热特性建立模型，并进行仿真及分析。该V形冷却系统由两个轴流冷却风扇对两侧的散热器进行吸风，散热器呈V形布置。论文运用solidworks软件创建V形冷却系统几何模型，通过ANSYS.FLUENT软件得出V形内燃机车冷却系统的数值分析模型，对模型进行模拟与仿真计算，得出流线图、温度分布、速度分布、压力分布。对所得到的计算结果做出了相应的分析，重点研究风扇风量和压降，判断冷却系统冷却能力。详细揭示V形内燃机车冷却系统内部压力、速度的影响因素，通过给冷却系统底部加挡板和改进进口百叶窗结构，对比不同结构冷却系统对应的流线图、压力分布、速度分布、散热性能，发现改变结构后冷却气流的均匀性得到改善，入口速度有提升，百叶窗和芯体之间涡流明显减少，对冷却空气的阻力作用减弱，冷却系统的冷却能力得到提升。最终得出：底部加挡板和改用带垂直通道的百叶窗都能使得冷却系统的冷却能力明显提升。 |
| 作者： | 姜继磊 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 刘松;胡进亨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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