工程车辆冷却风扇流体特性研究

闫瑞林

摘要：工程车辆冷却风扇流体特性的研究主要是针对流量和压力参数的研究，最终目的是提高工程车辆的性能。本文以分析冷却风扇流体在工程车辆中的重要性为切入点，阐述当前我国工程车辆冷却风扇流体特性现状的研究，并对风扇结构参数对风扇性能的影响进行详细的论述，从而为提高工程车辆的性能提供参考方案。

关键词：车辆  冷却风扇  研究

随着工程车辆功能的不断完善，工程车辆在给人类带来便利的同时，其产生的噪音不仅对驾驶人造成严重的身体伤害，还影响周围的环境，而工程车辆的噪音主要来源于动力系统、传动系统以及液压系统，因此研究工程车辆冷却风扇流体特性具有重要的作用。

1 冷却风扇流体在工程车辆中的重要性

虽然我国的工程车辆在各方面性能上都有了很大的提升，但是车辆的噪音问题一直以来没有很好的解决办法。我们知道工程车辆在工作的过程中动力舱内产生许多热量，如果热量不能及时发散出去就会影响舱内的各个零件的使用寿命和性能发挥，虽然一部分热量可以通过空气流通原理直接传出去，但是大部分的热量需要靠冷却系统实现，而冷却风扇就是冷却系统的重要组成部分，冷却风扇依靠其旋转的叶片将动力舱传出的热量驱散到舱外，但是冷却风扇在工作的过程中会产生大量的噪音，给驾驶人员的身体健康构成威胁，因此为提高冷却风扇的工作性能，需要研究其特性，使其达到克服动力舱内的阻力进而实现驱散热量的要求，同时还要降低噪音的产生。

2 工程车辆冷却风扇流体特性的研究现状

工程车辆冷却风扇流体特性的研究主要是对流量和压力参数的研究，过去的研究方法由于需要长时间的数据收集等导致性能试验的周期比较长，试验、成本比较高，人们现在充分借助计算机技术实现了对工程车辆冷却风扇特性的研究。计算流体动力学就是通过计算机对流体动力学生的基本方程进行数字求解并图像显示的学科，其最大的作用不仅是能够计算复杂的问题，而且能够将流场内的各物理量的大小以图像的形式显现出来。基于冷却风扇在动力舱内的重要性，而且因为风扇导致的噪音要远远大于机械产生的噪音，因此目前人们对工程车辆噪音控制的研究主要集中在气动声学范围内。目前人们采取的计算方法主要是：一是直接模拟法。此种计算方法较为准确，但是要求计算机的性能要高;二是使用CFD软件的声学模拟理论模型进行计算;三是运用宽频带进行计算。

3 冷却风扇结构参数对性能的影响分析

为明确研究目的，本文利用UG软件，选取国内某品牌的工程车辆冷却风扇构建数学模型，风扇结构参数（见表1）：

3.1 安裝角变化对风扇性能的影响。为了清除获悉影响分散性能的因素，分别建立安装角为23、26、29、32和35度的冷却风扇模型，根据不同角度的工作数据结果，得出以下结论：风扇流量随着安装角度的增加而增大，并且这种增速是均匀的。

3.2 叶片弦长变化对风扇性能的影响。同样作者分别构建了143、153、163、173、183mm的冷却风扇模型，根据其运作结果数据分析（图1）：风扇流量随叶片弦长的增加先呈现增大趋势，随后在减小，并且当叶片弦长达到173mm时，流体的流量最大。

图1  叶片弦长与流量的关系

3.3 风扇转速对性能的影响。虽然冷却风扇的转速不是风扇的结构参数，但是其对风扇的性能会产生一定的影响，经过相关试验，风扇的噪音大小与叶轮的转速成正比例关系，这一点在现实工作中很容易观察到，当冷却风扇的转速达到一定高度时，工程车辆的噪音就会非常的大。

3.4 叶片高度对风扇性能的影响。我们在不改变其他因素的前提下，分别调整叶片的高度，构建270、280、290、300mm的模型，经过相关试验得出相关结论：风扇的流量随着片叶的高度的增加而不断地变大，但是其流量的增加率在不断地降低，同时风扇的静压与风扇流量之间没有明显的变化。

当然其它冷却风扇的结构参数对风扇的性能也会产生影响，比如轮廓比的逐渐增大对降低流量的增速，风扇流量随着叶片变径的减低而增加等等;同样风扇的辅助结构也会影响风扇的性能，比如在风扇中增加顶环装置就可以提高风扇的性能，增加分散的散热性。

4 结论

通过对冷却风扇结构参数对性能的影响分析研究表面：在没有改变风扇气动设计性能的基础上，风扇结构参数的变化对风扇的风量、噪音等都会产生一定的影响，通过分析其中的规律，可以为我们改善工程车辆的冷却风扇噪音提供具有实践意义的参考方案，从而提高工程车辆的性能。

参考文献：

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