第5期（总第232期） 2017年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5(Serial No232)
Oct2017
发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用
刘佳鑫"2，王宝中，龙海洋，蒋炎坤
（1华北理工大学机械工程学院，河北唐山063009；2华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074）摘要：工程车辆通常将冷却风扇与散热器进行组合作为发动机冷却系统，为使于对冷却系统性能进行评估，在
产单元数、凋效率等散热器性能评价方法基础上，将冷却风扇纳入评价体系，实现系统性能评估。结合国内某型双钢轮振动压路机，将该方法应用于正向设计中，实现对冷却风扇优选。结果表明：以冷空气侧的空气体积流量为公共变量，可将冷却风扇与散热器整合在摘产单元数、凋效率的评价指标内；三维CFD仿真模型中，中冷器、冷却液散热器、液压油散热器热流体温度误差分别为315%，407%283%，误差在合理范国内，仿真模型正确；仿真中获取的冷空气实际流量，对整个评价和设计具有较为重要的作用在产品正向设计时，该方法可用于冷却风扇优选。
关键词：工程车辆冷却系统；匹配；评价方法 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 05 002
中图分类号：U415521文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)05-0006-05
工程车辆工作时具有驱动功率大、速度低等特点，此时发动机负载较高，系统产生热量较多，冷却液中的热量需经过冷却系统散失至环境之中。当环竞温度较高时，发动机机体温度随之升高，导致整车故障怠工。之所以出现这种现象，小部分原因是由于产品维护不及时、使用工况恶劣、加工质量较差等因素，大部分原因则是产品正向设计过程中冷却系统匹配效果不佳，致使性能不理想。工程车辆冷却系统核心部件通常由冷却风扇与散热器组成，对于两者单体性能研究已经陆续取得了较多成果。然而，如何将两者整合至一个评价指标之中，实现对冷却系统评价，进而对产品设计快速而有效地指导，也成为了一个受到广泛关注的问题
国内外学者针对这一问题展开了多种方式的探讨和研究。1997年，ArneAndersson以车辆动力舱中的冷却风扇与散热器安装位置为研究对象，通过试验确定风扇与散热器安装位置带来的性能变化TimJuan以空气流量作为评估手段对散热器与风扇之间定位关系进行了分析;FelixRegin"以计算流体动力学CFD（ComputationalFluidDy-namics)数值分析为手段对乘用车动力舱内的冷却系统性能进行了评估；KishorUdawant-4以散热器实际工作性能为前提对冷却风扇进行广重新设计：
收稿日期：2017-05-17；修回日期：2017-07-10
MahmoudKhaled"采用激光感温的方式对冷流体侧出口处的空气温度进行监测，将监测结果进行逻辑运算，输出并调整风扇转速；Timothyl则将一维和三维分析有效结合，实现对产品性能的预估。国内对于这方面较早展开研究的有浙江大学俞小利教授了、吉林大学秦四成教授"、装甲兵工程学院毕小平教授及中科院工程热物理研究所、上海交通大学、北京航空航天大学等团队和机构，也相应地取得了较多成果：对多个散热器间距、散热器位置排布规律等进行研究，具有较大的经济和学术价值；发现了动力舱热源布置、散热器自身特征对冷系统性能的影响规律；总结了空气流道阻力特征及其对冷却性能的影响。这些研究成果大部分都是以流出散热器的冷却液温度或空气流量作为评价指标，通过对冷却系统试验或仿真进行评价。
在产品正向设计中，设计人员对时效性要求较
高，如何快速选取冷却风扇和散热器，实现对冷系统设计匹配吸待解决。这就需要在设计过程中，尽量利用较少的流程和较短的时间，实现匹配评价并指明优选方尚。基于此点，本研究对产单元数和拥效率两种一维散热器评价方法进行拓展，将冷却风扇纳入评价体系中，实现对冷却系统的匹配评价。结合国内某双钢轮振动压路机进行实例应用，确定
基金项目：潮北省技术创新专项基金自主项目（2016AAA045）；博士科研启动项目（28406999）
作者简介：刘佳鑫（1983一），男，博士，主要研究方向为工程车辆节能降噪技术研究；xcmgljx①163com。通讯作者：王宝中（1966一），男副教授，硕士，主要研究方向为机械学；wbzhong@nesteduen，