車用軸流式冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)分析【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯+中期報(bào)告+答辯PPT】,軸流,冷卻,風(fēng)扇,設(shè)計(jì),分析,獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書,開題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯,中期,答辯,ppt 1 in to of of a in in a of to of to of of is an of of is as a to to of of FD FD of It is be by a at be 2 1 an of to be of a is to a of or at a of on of of to or to 2 A of of a is In is a of At a is D by At a of is a of by of be to of 3 to to by to of rh to rt of （） s(??? A in to of 0 2. V0 is to s is by s a V2 is to s r) is to of by To 0 2 be to on a or of 1 = √( = (θ – o/ 4 is in a at A by of To to s is of by to be F = {ρ(2πr)o (V } s of of to of of to at be of ( 2, 1 + 2a). by F as = {4πρVi a (1+a)[ (] } of be to of of a’ b’. is a’ b’ to a 3 of is is to of of of is no is 5 of m/s is 800 in of In a’ is of of Vo is b’ is of 2. of of V1 is 1, Φ of of CD L ), by on to a’ b’ is a’ b’ to as ( & 2). : at of (m/s) (m/s) (m/s) 1 0 0 2 2 4 6 8 10 12 : at of (m/s) (m/s) (m/s) 1 0 0 2 4 6 8 10 6 7 12 he of is is in to an to if it is in of 0cm to is 0cm is 0cm of of to by s is of 0cm of in is by of is to by of is 800 by to D in 3 be to a 3D is in of he of 54,676 as . is is of 7 4 of of he as a) of m/s b) c) d) at e) 800 f) no in is is 95,115 to of of to be of is m3 μ) of of 8 of of he of is of is in of is of it in it is to at in at of is at of If of is of be in to be by a at be in 9 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸流式冷卻風(fēng)扇的 析 摘要： 散熱器安裝在汽車中，從冷卻劑中去除熱量。在發(fā)動(dòng)機(jī)罩的包裝下，增加了新的排放元件，以及空氣動(dòng)力學(xué)前端的設(shè)計(jì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)室中形成了一個(gè)充滿敵意的熱環(huán)境。這將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)罩冷卻空氣的體積變小。因此，為了控制空氣軸流風(fēng)機(jī)的流量，風(fēng)機(jī)被用來冷卻散熱器。這些風(fēng)扇從發(fā)動(dòng)機(jī)中消耗相當(dāng)大的功率，因此軸流風(fēng)機(jī)的性能是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)效率的重要參數(shù)。 為主要的設(shè)計(jì)工具來調(diào)查的主要問題相關(guān)的性能風(fēng)扇體積流率和靜態(tài)壓力上升等。目前工作調(diào)查的特點(diǎn) ,流在軸流風(fēng)扇 ,用于散熱器冷卻使用 碼流利的 要對(duì)兩種典型商業(yè)軸流風(fēng)機(jī)葉片元 件理論的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。人們注意到，風(fēng)扇頂端的一個(gè)固定環(huán)可以改善風(fēng)扇的效率，避免從套管中回流。在進(jìn)入散熱器之前，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的熱量可以轉(zhuǎn)換為使用軸流渦輪機(jī)。 關(guān)鍵詞 :軸流風(fēng)機(jī)、 真、紊流動(dòng)能、葉片元件 10 1 介紹 在運(yùn)行時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的熱量，必須消耗掉，否則引擎會(huì)過熱，最終導(dǎo)致失敗。風(fēng)扇的基本目的是以理想的速度移動(dòng)大量的氣體或蒸汽。為了影響氣流，風(fēng)機(jī)在進(jìn)氣和出水氣流中產(chǎn)生總壓差。總壓強(qiáng)上升由靜壓力組成，這取決于葉片輪廓、葉片的數(shù)目、螺距、轂空間和風(fēng)機(jī)葉輪的空氣動(dòng)力特性，以及由于速度或動(dòng)能向氣流傳遞而產(chǎn)生的動(dòng)力壓力。 2 軸流風(fēng)機(jī)的分析 格勞厄特葉片元素理論 :一種比較簡單的預(yù)測(cè)扇子性能的方法是使用葉片元素 (論。在這個(gè)方法中，扇形被分成若干獨(dú)立的部分。在每一部分中，一個(gè)力平衡被應(yīng)用于二維截面升力和阻力和由 截面產(chǎn)生的扭矩。同時(shí)，還應(yīng)用了軸向和角動(dòng)量的平衡。這就產(chǎn)生了一組非線性方程，可以通過對(duì)每個(gè)葉片節(jié)的迭代來解決。由此產(chǎn)生的截面推力和扭矩的結(jié)果可以用來預(yù)測(cè)風(fēng)扇的整體性能。 片元素細(xì)分 圖 11 圖 過計(jì)算，算出了槳盤的升降分量，并對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算，并計(jì)算出了該單的全扇的推力和扭矩。 ）（） s(??? 入的因素 : 當(dāng)試圖確定兩個(gè)流分量 大小時(shí)，應(yīng)用該理論的一個(gè)主要復(fù)雜性就出現(xiàn)了。 致等于車輛的前進(jìn)速度 (但增加的是風(fēng)扇自己的感應(yīng)軸流到一個(gè)滑流。 致等于葉片截面的角速度 (r)，但由于螺旋槳的流動(dòng)特性而減小了。為了計(jì)算 精度，必須將軸向和角動(dòng)量平衡應(yīng)用于預(yù)測(cè)給定葉片單元的引流效應(yīng)。圖 2 顯示了產(chǎn)生的流組件，這些組件是增加或減少主要流組件的因素。葉片截面的局部流速和攻角 。 √( = (θ – o/ 和角動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒 保護(hù)動(dòng)量的管理原則適用于軸向和周向的方向。在軸向的方向上，流動(dòng)量的變化沿著流管從上游開始，通過在 a 節(jié)的螺旋槳，然后移到滑流中，必須等于葉片的這個(gè)元素所產(chǎn)生的推力。為了消除風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)造成的不穩(wěn)定影響，使用的流管是一個(gè)覆蓋風(fēng)機(jī)盤的完整區(qū)域，所有的變量被假定為時(shí)間平均值。 F = {ρ(2πr)o (V } 12 應(yīng)用伯努利方程和動(dòng)量守恒 ,管的三個(gè)獨(dú)立的組件 ,從自由流到磁盤 ,從后方的磁盤沖流到下游和平衡壓力和面積與推力 ,軸向速度的磁盤將自由流和氣流速度的平均值。 ( 2, 1 + 2a). 通過解積分方程，計(jì)算出 F 和 T 的積分 F = {4πρVi a (1+a)[ (] } 由于動(dòng)量方程平衡的最終形式仍然包含元素推力和扭矩的變量，它們不能直接用于求解流入因子。用這些近似的推力和力矩方程給出了對(duì)流入因子 a 和 個(gè)過程會(huì)重復(fù)，直到“ a”和“ b”的值收斂到一個(gè)指定的容忍度。 3 計(jì)算 對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的理論分析一般采用青光眼葉片元件理論。該理論應(yīng)用于計(jì)算空氣、靜態(tài)壓力等性能指標(biāo)，對(duì)風(fēng)機(jī)性能特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，無風(fēng)吹葉片 (另一種是前向葉片 ( 空氣的進(jìn)口速度為 2 米 /秒，風(fēng)扇以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1800 轉(zhuǎn)，方向?yàn)榱鲃?dòng)方向。在第一步中，對(duì)軸向流入因子 a 進(jìn)行了假設(shè)，并計(jì)算了空氣流速的軸向分量。同樣的，漩渦流系數(shù) b 也被計(jì)算，并且是速度 切線分量。計(jì)算了空氣的總速度的大小和方向。知道的值 和風(fēng)扇的葉片部分的屬性 (例如 風(fēng)機(jī)的推力由空氣和所需的扭矩計(jì)算旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。最后是 a 和 b。上面的過程會(huì)重復(fù)，直到“ a”和“ b”的值接近以前迭代的值。風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)、靜壓升高、速度分量、流量系數(shù)、風(fēng)機(jī)的靜壓上升均為扇形和扇形 2(表 1 和 2)。 表 1:空氣中的風(fēng)機(jī) 1 的性能特性 入口速度 v（ m/s） 軸向速度 v（ m/s） 切向速度 v（ m/s） 靜態(tài)壓力上升 1 0 0 2 2 4 6 8 10 13 7 12 2:風(fēng)機(jī) 2 的性能特點(diǎn)在空氣的各種入口速度 入口速度 v（ m/s） 軸向速度 v（ m/s） 切向速度 v（ m/s） 靜態(tài)壓力上升 1 0 0 2 4 6 8 10 12 擬 通過 發(fā)了風(fēng)機(jī)的流體流量控制量。風(fēng)扇位于散熱器的后面，以引起散熱器的氣流。，一種誘導(dǎo)的通風(fēng)風(fēng)扇。否則，風(fēng)扇本身就會(huì)對(duì)進(jìn)入的空氣產(chǎn)生阻力，如果它位于散熱器的前面。散熱器和風(fēng)扇之間有 30 厘米的缺口。風(fēng)扇的入口在上游 30 厘米處，排氣口在風(fēng)扇下游 70 厘米處。 由于風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的吸力，空氣流過散熱器后的氣流速度增加，在風(fēng)機(jī)的前 30 厘米處的控制體積的收斂部分，在風(fēng)扇周圍的管道中，水流直沖直入。管道的作用是通過增加速度的軸向分量，從而使氣流在風(fēng)扇上流動(dòng)。葉尖與導(dǎo)管之間的間隙為 米。風(fēng)扇以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，大約是正 x 軸。當(dāng)氣流通過管道向周圍流動(dòng)時(shí)，氣流被強(qiáng)迫產(chǎn)生發(fā)散。圖 4 所示，圖 3 所示的 1D 控制體積可通過 3D 模型進(jìn)行模擬。 圖 3 模擬了扇形 1 的氣流控制體積 14 域包含 154,676 個(gè)四面體單元，如圖 4 所示。對(duì) 模擬模型導(dǎo) 出到 行流體流分析。動(dòng)蕩的影響是通過標(biāo)準(zhǔn) 圖 4 扇形 1 該模型的邊界條件如下 : a)進(jìn)氣 -在 x 軸上的空氣 200 米 / s 速度 b)湍流強(qiáng)度 - 5% c)紊流粘度比 - d)出口 —— 大氣條件下的均勻壓力 e)移動(dòng)參考幀以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 1800 f)管道壁 圖 5 是為 開發(fā)的用于前進(jìn)葉片的計(jì)算網(wǎng)格。扇區(qū)被分為 195,115 四面體細(xì)胞。邊界條件也類似于 克 /立方米和動(dòng)態(tài)粘度 )的空氣。 圖 5 模擬了風(fēng)扇 2 的氣流控制量 15 圖 6 四面體控制扇 2 內(nèi)氣流的控制體積 5 結(jié)論 在扇形葉片上的流體的靜壓力上升超過了吹過葉片的扇形葉片。在 情況下，靜態(tài)壓力的最大值是較高的，但是平均壓力低于 管它在上游產(chǎn)生了更多的真空，但是它無法向下游施加壓力。這可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇出口的“熄火”。 靜態(tài)壓力隨風(fēng)扇的氣流速度的增加而減小，但是 理空氣的壓力比。所以， 有效。如果空氣流量是主要的標(biāo)準(zhǔn)，那么可以減少葉片的數(shù)量，以增加空氣的自由流動(dòng)面積。風(fēng)扇頂端的固定環(huán)可以進(jìn)一步改善風(fēng)扇的效率，避免從套管中回流。在進(jìn)入散熱器之前，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的熱量可以轉(zhuǎn)換為使用軸流渦輪機(jī)。 I 車用軸流式冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)分析 摘要 ： 冷卻風(fēng)扇 對(duì)于汽車來說十分的重要 ， 伴隨著 人們對(duì)汽車要求 越來越高以及現(xiàn)在的技術(shù)也慢慢的進(jìn)步 ，一款合適的冷卻風(fēng)扇就顯得尤為重要。一款性能合適的冷卻風(fēng)扇不僅能使汽車在任何工況下都能正常工作還可以提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的效果。 所以一個(gè)好的冷卻風(fēng)扇對(duì)于一輛一車來說很重要 。 文章根據(jù)冷卻風(fēng)扇的 設(shè)計(jì)步驟 對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行分析設(shè)計(jì)然后在繪制出 風(fēng)扇選型與風(fēng)扇類型的匹配在基本要求分析中進(jìn)行了研究，風(fēng)機(jī)是基本參數(shù)的確定，討論了風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行方式，以及風(fēng)機(jī)性能的匹配是好還是壞 判斷和選擇一個(gè)散熱器風(fēng)扇進(jìn)行匹配。 在風(fēng)扇 模設(shè)計(jì)和分析主風(fēng)機(jī)的配套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要分析冷卻風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì)和繪制 形。 通過對(duì)上述研究設(shè)計(jì)的分析，得出了軸流冷卻風(fēng)扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：發(fā)動(dòng)機(jī)軸流式冷卻風(fēng)扇，匹配，造型設(shè)計(jì) of is is of is an is A in at to of So a is a AD to of of in of is of of is or of a In of AD of of of AD of of is 錄 摘要 .................................................................. Ⅰ ............................................................. Ⅱ 目錄 ................................................................. 緒論 .................................................................. 1 言 ............................................................... 1 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................... 1 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................... 1 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀 ..................................... 3 文的意義 ......................................................... 4 2 風(fēng)扇選型 與 匹配 ....................................................... 6 動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的功用及結(jié)構(gòu) ......................................... 6 卻系統(tǒng)的功用 ................................................... 6 卻系統(tǒng)的組成 ................................................... 6 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的 功用與 性能參數(shù) ..................................... 7 卻風(fēng)扇的 作 用 ................................................... 7 卻風(fēng)扇的類型 ................................................... 7 冷卻風(fēng)扇的基本性能參數(shù) .......................................... 9 ............................................... 10 ................................................... 10 ................................................... 11 ................................... 11 扇與冷卻系統(tǒng)的匹配 ............................................ 14 ........................................................... 17 3 風(fēng)扇造型 ....................................................... 18 ..................................................... 18 ................................................... 18 件對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行繪制 ......................................... 20 章小結(jié) .......................................................... 21 4 總結(jié)與展望 .......................................................... 22 ............................................................... 22 ............................................................... 22 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................... 23 致 謝 ................................................................ 24 1 1 緒論 言 因?yàn)槠嚨耐庑尾粩嗟母淖?， 要求 擴(kuò) 大 車廂并減小發(fā)動(dòng)機(jī)艙，所以發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的大小， 規(guī)劃遭 到很大的 制約 。另一方面， 由于 汽車的工作 范疇 很大，要求汽車 必須 從 連續(xù)快 速的 行駛 到在擁堵的 道路 中緩慢 工作 ，所以對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的 功用 有 嚴(yán)厲 的要求。此外由于現(xiàn)在車載空調(diào)設(shè)備的使用發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷也有變大打趨勢(shì)，同時(shí)汽車?yán)鋮s風(fēng)扇的設(shè)計(jì)也是提高燃油經(jīng)濟(jì)性的有效途徑，對(duì)于現(xiàn)在倡導(dǎo)的節(jié)能減排有很好的提升效果。 在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)中， 一定要 考慮 到 汽車移動(dòng) 時(shí) 風(fēng)速、風(fēng)道系統(tǒng) 的 阻力影響 ,風(fēng)扇的功能 和匹配 之間的 關(guān)系 ,把 這些 要素當(dāng)作 設(shè)計(jì)冷卻 風(fēng)扇時(shí) 的一部分來 思考，來 減少 冷卻 風(fēng)扇 的 驅(qū)動(dòng)功率 ， 確保 風(fēng)扇 噪 音小 甚至是沒噪音。 同時(shí)，設(shè)計(jì) 的時(shí)候也 應(yīng)該努力 的 降低 制造 成本，降低 質(zhì)量 ，提高 使用壽命 。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 冷卻 風(fēng)扇 的設(shè)計(jì)是 因 整車的 根本結(jié)構(gòu) 決定的，因此很難 脫離整體自成 一套理論。 所以 ，它 平常 用近似計(jì)算 的辦法進(jìn)行 設(shè)計(jì)，在風(fēng)扇設(shè)計(jì)前期對(duì)風(fēng)扇氣動(dòng)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)， 再進(jìn)行綜合的試驗(yàn)，而后依據(jù) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修 改 ，以達(dá)到最好的成果 。 最后 使 得 冷卻系統(tǒng)的 各種方面 和 整個(gè)汽車 達(dá)到最優(yōu)的效果 。 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀 過去舊款的風(fēng)扇的 調(diào)節(jié)靈敏度比較低， 同時(shí)功率耗費(fèi)特別大經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些不必要的浪費(fèi)，而且工作過程很繁瑣需要通過發(fā)動(dòng)機(jī)來帶動(dòng) 。所以出現(xiàn)了自動(dòng)電冷卻風(fēng)扇 來解決這個(gè)問題 。自動(dòng)控制電動(dòng)風(fēng)扇是 通過 電動(dòng)機(jī) 來對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制 ， 所以 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的大小 和 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 沒有關(guān)系 。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在 剛開始工作的時(shí)候 和低溫下運(yùn)行時(shí)，或當(dāng) 汽車高速運(yùn)行 并且冷空氣吹過散熱器時(shí)，風(fēng)扇 會(huì)停止工作，這樣可以節(jié)省資源 。 由于 電 動(dòng)冷卻 風(fēng)扇不是 經(jīng)過 發(fā)動(dòng) 機(jī) 直接 驅(qū)動(dòng)的，所以可以安裝擋風(fēng) 的罩子 和散熱器， 并保障 風(fēng)扇和風(fēng)罩兩個(gè)通過風(fēng)扇的 嚴(yán)厲 同心度，風(fēng)扇葉片和擋風(fēng)板之間的徑向間隙的 水平 最小化，這不僅使風(fēng)扇的體積效率大大改善， 布置 有更大的自由度。 因?yàn)槭峭ㄟ^ 電機(jī) 來進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)， 同時(shí) 減少傳輸 的過程 ， 這樣 可以 大大 2 提高 冷卻 風(fēng)扇的機(jī)械效率。 所以 型號(hào)的汽車 都是采用電控風(fēng)扇 。 第一臺(tái)電動(dòng)冷卻風(fēng)扇在 1981年 3月美國專利文獻(xiàn)（專利號(hào) 提出 [3]。 這項(xiàng)專利第一次提出 利用 電動(dòng)冷風(fēng)扇來代替 由 皮帶驅(qū)動(dòng) 的 冷卻風(fēng)扇， 按照汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度 大小 和負(fù)載 狀況 ，可以避免 冷卻 的 不必要的 運(yùn)行， 防止了 功率 的 損耗 ，同時(shí)使得預(yù)熱時(shí)間大大的減小，防止了熱能的消耗 。 但是 ， 因?yàn)?沒有 罩子 ， 這項(xiàng) 專利技術(shù)降低 了 風(fēng) 扇 的體積效率，只能用于熱負(fù)荷較小的汽車散熱器。 1992年，美國 某一 專利“汽車發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻風(fēng)扇”根據(jù) 汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度將冷卻風(fēng)扇 在散熱器的前面進(jìn)行 陳列 (專利號(hào) 同時(shí)，控制溫度的冷人 氣閥可以交替開啟和關(guān)閉 。 現(xiàn)代汽車公司生產(chǎn)的 車有兩個(gè)電子控制冷卻風(fēng)扇其相對(duì)獨(dú)立但是又關(guān)聯(lián) 。 由冷凝器冷卻風(fēng)扇和散熱器冷卻風(fēng)扇聯(lián)合控制 [13]。這個(gè)系統(tǒng)是由空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)、冷卻調(diào)節(jié)能力的大小、發(fā)動(dòng)機(jī)在溫度較低時(shí)的熱能傳遞的損耗和發(fā)動(dòng)機(jī)的損耗以及冷卻液溫度的高地來防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。所以大大減小了燃油消耗率。冷卻風(fēng)扇開始運(yùn)用智能的控制方式舍棄掉老的技術(shù)，該實(shí)用新型可以自動(dòng)準(zhǔn)確地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱速度，讓汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最佳狀態(tài)，同時(shí)減少了 90%的風(fēng)扇耗電量，節(jié)約了 10%的燃料，減少 了資源的損耗。 在過去的 日子 里，國內(nèi) 自己 設(shè)計(jì) 制造的發(fā)動(dòng)機(jī) 或 是 從 前 蘇聯(lián) 引入 的發(fā)動(dòng)機(jī) 大多都是 使用鋼風(fēng)扇，鋼 風(fēng) 扇是該實(shí)用新型為圓形鋼板支架，用薄鋼 板做葉片 板釘鉚 在一起的。其 低利率、糟糕的表現(xiàn)、電力消耗和噪音更大 。從 70年代 開始到現(xiàn)在 ， 基本 所有的 外國 發(fā)動(dòng)機(jī) 廠 都在生產(chǎn) 塑料風(fēng)扇， 隨著中國塑料 研究生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的 日漸 成熟，塑料風(fēng)扇在國 也越來越流行，很多發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠都在生產(chǎn)塑料風(fēng)扇 。在葉片造型 的運(yùn)用上 ，翼型 冷卻風(fēng)扇也漸漸開始成為主流 。 從氣體動(dòng)力學(xué)的角度來看，翼型風(fēng)扇可以對(duì)風(fēng)扇四周的氣流進(jìn)行改善，增加風(fēng)扇的全壓、靜壓以及工作效率，并使風(fēng)扇的有效區(qū)域更寬。因?yàn)轱L(fēng)扇的 葉片是通過 模具注塑成型， 所以其 表面 比較 光潔 這樣可以減少 功耗 降低 風(fēng) 扇的噪音 。雖然 對(duì) 葉片 厚度進(jìn)行了數(shù)次的調(diào)整使葉片厚度增大 ，但重量只 是 金屬葉片的31。由于 塑料的 不斷 發(fā)展和優(yōu)化， 所以其生產(chǎn) 成本 有所 下降， 但是 強(qiáng)度 卻不斷 增加。 3 此外，翼 扇 的氣 流入口具備 流線型 的 氣流， 能夠 提高 整個(gè)風(fēng)扇 的空氣動(dòng)力效率。塑料風(fēng)扇 還有 一個(gè) 長處是 ， 它的材料 —— 塑料有 比 較大彈性變形能力， 能夠在模型的作用下注塑成柔性葉片， 可以在 扭轉(zhuǎn)方向 上上進(jìn)行 變形，等效于葉片 的安裝角度 能夠按照風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的工作效率得到顯著的進(jìn)步 。 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀 隨著汽車 生產(chǎn)制作 技術(shù)的 不停的進(jìn)步 ， 所有的零部件生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)正在 不斷進(jìn)行， 不是單個(gè)零件就能控制的了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的好壞 ， 它是根據(jù) 各部件 的設(shè)計(jì)和 零部件之間配合的科學(xué)性以及它的使用條件來決定的 。 整個(gè) 冷卻系統(tǒng) 的優(yōu)化 就是運(yùn)用 先進(jìn)的 方式 和 理論 優(yōu)化重要部件， 比如 整個(gè)冷卻系統(tǒng) 還有當(dāng)中的散熱器 和 冷卻風(fēng)扇 的合理化。因此， 對(duì)于 冷卻風(fēng)扇 功用必須要 考慮風(fēng)扇的 功用的同時(shí)也要 考慮 到整個(gè) 冷卻系統(tǒng) 中 的其他部件 的運(yùn)行能不能變得最優(yōu) 。 必須考慮到 冷卻系統(tǒng) 這個(gè)整體考慮到所有的零部件 ， 才能使冷卻風(fēng)扇的研究更加的科學(xué) 。 為了了解各個(gè)零件對(duì)風(fēng)扇的影響 。 很多人都用了模擬法，這種方法 在 70年代初 就應(yīng)用于 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，密歇根大學(xué) 在 1988年開發(fā) 應(yīng)用了 重卡柴油 機(jī)的 冷卻系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬程序（ 并改進(jìn) 了這個(gè)程序 。為了計(jì)算 剖析 康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)公司的冷卻系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)只 要 獲得風(fēng)扇 ， 發(fā)動(dòng)機(jī) ， 散熱器和 工作 環(huán)境的相關(guān)參數(shù) ，就可以進(jìn)行計(jì)算分析。我國 汽車?yán)鋮s系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 制造 主要是基于 很多的 選擇測(cè)試設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和 很多的 對(duì)比， 最近的這幾年 電腦仿真進(jìn)展迅速。 所以很多的計(jì)算方法和數(shù)學(xué)建模得到了應(yīng)用，減少了很多不必要的麻煩和過程 。 在《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的附屬裝置》 [1]中 作者 從風(fēng)扇類型， 風(fēng)扇的 強(qiáng)度 和 結(jié)構(gòu) 以及生產(chǎn) 材料 等多個(gè) 方面入手 。對(duì)于風(fēng)扇 設(shè)計(jì) 的過程 和 設(shè)計(jì)經(jīng)歷進(jìn)行了 總結(jié)。本文結(jié)尾指出， 這種 設(shè)計(jì)方法不準(zhǔn)確，可以通過 不斷的嘗試來使 風(fēng) 扇 的設(shè)計(jì) 不斷完善 。 在《汽車?yán)鋮s風(fēng)扇的優(yōu)選方法》 [6]當(dāng)中 作者 對(duì)冷卻風(fēng)扇的構(gòu)造參數(shù)、工作環(huán)境和運(yùn)行情況進(jìn)行了一些描述 。系統(tǒng)中的風(fēng)扇 結(jié)構(gòu)的 確定和優(yōu)化方法，并提出 4 了實(shí)例，通過 對(duì) 風(fēng)扇樣品具有 的 不同結(jié)構(gòu) 的分析進(jìn)行選擇 。 按照 風(fēng)機(jī) 功能成立一個(gè) 數(shù)據(jù)庫 ， 匹配和優(yōu)化類似風(fēng)扇的理論應(yīng)用。 在《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)》 [2]當(dāng)中 作者 提到了對(duì)冷卻風(fēng)扇的構(gòu)造及功能進(jìn)行改善 。建立優(yōu)化目標(biāo)， 構(gòu)建 數(shù)學(xué)模型 ，并在計(jì)算機(jī)中編輯一些程序分析出最合理的構(gòu)造，同時(shí)還可以和改善前的構(gòu)造進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)風(fēng)扇的性能進(jìn)行驗(yàn)證。 在《發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)特性仿真》 [5]中作者 根據(jù)熱能的傳動(dòng)，對(duì) 風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng) 之間的合作進(jìn)行改進(jìn) 。 按照某一 公司的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析，成 立了散熱器傳熱預(yù)測(cè) 的 模型 計(jì)算 散熱器電阻因子 f 相關(guān)性 和 熱傳遞因子 J 的阻流特性， 然后再通過 實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果 使用屬性比例校正方法進(jìn)行。 散熱器建立 靜態(tài)特性的仿真模型以及 冷卻系統(tǒng) 計(jì)算程序 的選擇運(yùn)用 已經(jīng)使用 傳遞 熱 能 單位 和溫度效率系數(shù)法寫在 了 并將結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行了 對(duì)比 ?；趯?duì)冷卻系統(tǒng) 在 不 一樣的 工作條件下 溫度的變動(dòng) 的分析 鉆研 ，對(duì) 使 冷卻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型 得以完成 ， 然后再和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果放在一起進(jìn)行研究 。 在《內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化》 [4]里 作者經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)對(duì)幾種散熱器的功用進(jìn)行了分析研究 。這幾種散熱器有 冷軋翅片 散熱器 和散熱片散熱 器 。 而后按照 散熱器散熱風(fēng)扇的優(yōu)化配置選型。 基于上述的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出現(xiàn)在的汽車大多都是運(yùn)用電動(dòng)翼型塑料冷卻風(fēng)扇，而且在對(duì)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到它在整個(gè)冷卻系統(tǒng)中的“位置”，考慮到與其他零部件之間的合作匹配，這樣才能使冷卻風(fēng)扇運(yùn)行的更加合理。同時(shí)還可以借助計(jì)算機(jī)來對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)分析研究。 文的意義 在設(shè)計(jì)過程中，冷卻風(fēng)扇在模具生產(chǎn) 時(shí)要 根據(jù)樣品需要 的 風(fēng)扇 的性能參數(shù) ，通過測(cè)試風(fēng)道 不斷的 進(jìn)行 模具 以及樣品的 修改， 最后得到一個(gè)完整的風(fēng)扇 。 全部的設(shè)計(jì) 過程需要 幾 次 的 測(cè)試，不僅花費(fèi)大量 的人力物力財(cái)力還浪費(fèi)時(shí)間 ，而且 進(jìn)行幾次的測(cè)試使得設(shè)計(jì)成本也變大了很多 。 傳統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)：風(fēng)扇選型與匹配設(shè)計(jì)；開模生產(chǎn)樣品。 5 在最近的這幾年當(dāng)中，伴隨著生產(chǎn)制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 件的慢慢變得成熟，讓利用電腦軟件對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)這個(gè)理想成為實(shí)際。 正和剖析風(fēng)扇形狀，通過不斷的修正來生產(chǎn)而不是昂貴的麻煩的樣品模具，并可通過風(fēng)扇性能流場(chǎng)的數(shù)值模擬，而不是通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，讓風(fēng)扇設(shè)計(jì)過程變得方便，高效，成本低。 但是，在冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)過程中還是存在這很多的難題。比如運(yùn)用 章里重點(diǎn)分析了如何選擇冷卻風(fēng)扇，如何與冷卻系統(tǒng)進(jìn)行匹配，對(duì)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并繪制出 計(jì)出合理的冷卻風(fēng)扇。 6 2 風(fēng)扇選型 與 匹配 動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的功用及結(jié)構(gòu) 卻系統(tǒng)的功用 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是不論在任何的條件下都可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度保持正常。冷卻系統(tǒng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)不能太熱，同時(shí)還要讓發(fā)動(dòng)機(jī)在寒冷的條件下不要太冷。發(fā)動(dòng)機(jī)在寒冷的環(huán)境中啟動(dòng)時(shí)，冷卻系統(tǒng)要把發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境快速變暖，并穩(wěn)定在正常的工作溫度。 在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，最高溫度高達(dá) ℃2500 即便是在慢速或者怠速時(shí)，平均溫度也要比 ℃1000 高一些。結(jié)果，暴露于熱氣體的發(fā)動(dòng)機(jī)部件被快速加熱。如果沒有及時(shí)的把熱量減少，會(huì)出現(xiàn)很多的不良反應(yīng) [7]。但是，假如冷卻太多，溫度過低，也會(huì)出現(xiàn)很多不良現(xiàn)象，從而導(dǎo)致燃油品質(zhì)變差，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低，壽命變小，熱量浪費(fèi)，燃油經(jīng)濟(jì)性下降。 卻系統(tǒng)的組成 空氣冷卻和液體冷卻這 2種形式是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的主要分類 [14]。目前最常用的是液體冷卻。就是運(yùn)用了冷卻的液體通過在循環(huán)系統(tǒng)里流動(dòng)。通過冷卻散熱器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，來使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境達(dá)到正常溫度 [15]。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不得不使用強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，它是使用水泵來增壓而后強(qiáng)制冷卻液體在發(fā)動(dòng)機(jī)中不停的流動(dòng)。 發(fā)動(dòng)機(jī) 冷卻系統(tǒng) 如圖 圖 動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng) 1—— 百葉窗； 2—— 散熱器； 3—— 水箱蓋； 4—— 風(fēng)扇； 5—— 水泵； 6—— 恒 溫器； 7—— 水溫表； 8—— 發(fā)動(dòng)機(jī)水套； 9—— 分水管； 10—— 放水開關(guān) 7 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的 功用與 性能參數(shù) 卻風(fēng)扇的 作 用 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇 的 作 用是 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量時(shí) 風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吸進(jìn) 冷氣讓空氣流 過散熱器， 從而將散熱能力變大，冷卻液的循環(huán)變得更快 。 所以冷卻風(fēng)扇的好壞變得十分重要。 卻風(fēng)扇的類型 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件 。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)用了軸流式風(fēng)扇， 這種風(fēng)扇就是當(dāng)風(fēng)扇工作時(shí) 空氣沿著旋轉(zhuǎn)軸的方向流動(dòng)。 風(fēng)扇的分類： ① 根據(jù)材料的差別能夠分為塑料和金屬兩種風(fēng)扇； ② 根據(jù)葉片的斷面形狀可分為圓弧形風(fēng)扇和翼型風(fēng)扇如圖 型冷卻風(fēng)扇 8 圖 弧形冷卻風(fēng)扇 ③ 根據(jù)風(fēng)扇工作時(shí)空氣的流動(dòng)方向可分為吹風(fēng)式風(fēng)扇和吸風(fēng)式風(fēng)扇； ④ 根據(jù)風(fēng)扇的工作方式可分為電控風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)控制風(fēng)扇。 因?yàn)槌Ｒ姷钠囍写蠖嗖捎玫亩际禽S流式塑料翼型電動(dòng)吸風(fēng)式冷卻風(fēng)扇，所以在文章中將對(duì)軸流式塑料翼型電動(dòng)吸風(fēng)式冷卻風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。冷卻風(fēng)扇的原理如圖 圖 卻風(fēng)扇的工作原理 9 卻風(fēng)扇的基本性能參數(shù) 冷卻風(fēng)扇的基本 功用 參數(shù) 蘊(yùn)含了流量，轉(zhuǎn)速 ， 功率 ， 效率 和 壓力 等 [9]。 而這五種參數(shù)和冷去系統(tǒng)整體有關(guān)同時(shí)也和冷卻風(fēng)扇自身的構(gòu)造有關(guān) 。 ① 流量： 風(fēng) 扇 流量 通常 指 的是 單位時(shí)間通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)量，也稱風(fēng)機(jī)體積流量， 通常用 符號(hào)示，單位為 h/ s/ 當(dāng)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)通常會(huì) 用 s/扇樣品 上 通常 標(biāo)注的 單位為 h/ ② 轉(zhuǎn)速： 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是指 葉片 每分鐘轉(zhuǎn)的次數(shù)， 通常用 位是 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由風(fēng)扇 葉片的個(gè)數(shù)，安裝角以及外徑所決定的 。 ③ 壓力： 風(fēng)扇的壓力有動(dòng)壓，靜壓，全壓這幾種 所謂靜壓的定義是：空氣在平面上流動(dòng)時(shí)對(duì)某垂直截面的空氣的壓力。通俗的講：靜壓 是指克服管道阻力的壓力。 動(dòng)壓的定義是：把空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的壓力。通俗的講：動(dòng)壓 是帶動(dòng)氣體向前運(yùn)動(dòng)的壓力。用 2222? ）（ 12? 風(fēng)扇的全壓可以用)2()2( 21112222? ???? ）（ 22? 式中， 1P 、 2P 表示進(jìn)口和出口空氣壓力，單位 1? 、 2? 表示進(jìn)口和出口空氣密度，單位 3m/ 1C 、 2C 表示進(jìn)口和出口的空氣流通速度，單位 m/s 。 ④ 功率： 10 電 機(jī) 在單位時(shí)間內(nèi) 傳遞給風(fēng)扇的 動(dòng)能 叫做風(fēng)扇的功率。也叫做風(fēng)扇的輸入功率 用符號(hào) 在單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)扇 提供給流過的空氣 的有效能量被稱為風(fēng)扇的有效功率，其由符號(hào) 1000v?N）（ 32?風(fēng)扇靜壓有效功率，其由符號(hào) 示 1000）（ 42?式中 位均為 W。 ⑤ 效率： 風(fēng)扇的傳遞效率指 風(fēng)扇的傳遞過程中要損失一些能量，所以用效率來反應(yīng)功率與有效功率的比值 。 比如電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)風(fēng)扇時(shí)損失能量的多少就是電動(dòng)機(jī)的傳遞效率 。這個(gè)效率一般 90以上 。 風(fēng)扇靜壓效率 是指風(fēng)扇靜壓的有效功率 。風(fēng)扇的靜壓效率 是指 風(fēng)扇 里 流量的質(zhì)量，這是風(fēng)扇設(shè)計(jì) 時(shí)的重要參數(shù) 。 風(fēng)扇靜壓有效效率，用符號(hào) ? s 0 0 0??）（ 52? 卻風(fēng)扇的選型與匹配 卻風(fēng)扇的選型 完整 的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇 不論是在多么 惡劣環(huán)境條件下 都能保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度保持穩(wěn)定 。而 一個(gè) 優(yōu)質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇 應(yīng)該擁有 功耗 小 ， 噪聲小 ，材料使用較少 ， 工作 效率高等優(yōu)點(diǎn)。 在選擇風(fēng)扇的類型時(shí) ， 第一就是 要求風(fēng)扇能夠滿足車輛 對(duì)其功用以及結(jié)構(gòu)的一些要求 。 第二是 根據(jù)空間條件 對(duì)冷卻風(fēng)扇的 尺寸和形式結(jié)構(gòu)確定， 再 估算出風(fēng)機(jī)的 靜壓 ， 直徑和流量 ，確定完整風(fēng)機(jī)的性能 數(shù)據(jù) ， 完成第一次的選擇 。最后 把 散熱器 和 風(fēng)扇 放到一個(gè)曲線圖當(dāng)中，對(duì)風(fēng)扇和散熱器合作進(jìn)行最后的分析研究，確定怎樣才能讓汽車的工作效率達(dá)到最優(yōu)，同時(shí)還能節(jié)省資源 。 11 卻風(fēng) 扇的要求 只有知道 散熱器的型號(hào)才能對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果是電動(dòng)風(fēng)扇也需要同時(shí)確認(rèn)電機(jī)型號(hào)，因?yàn)樾阅懿灰粯?，電機(jī)就不一樣，風(fēng)扇的性能在相同的電池電壓下由不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)是不同的。下圖（ 與 A， 電機(jī)相同電壓下的臺(tái)風(fēng)風(fēng)扇，可驅(qū)動(dòng)三種不同的性能曲線。 圖 機(jī)與散熱器關(guān)系圖 汽車在行駛的過程中會(huì)產(chǎn)生震動(dòng) ， 風(fēng)扇會(huì)發(fā)生一點(diǎn)點(diǎn)的移動(dòng) ，容易與散熱器或通風(fēng)罩碰撞 在一起 ， 因?yàn)?風(fēng)扇 在工作時(shí)的 轉(zhuǎn)速較 打，所以碰撞是十分危險(xiǎn)的。 則風(fēng)扇和通風(fēng)罩之間的 距離， 風(fēng)扇和散熱器的 間隙會(huì)受到很大的局限 。 以某風(fēng)扇生產(chǎn) 制造廠家所生產(chǎn) 的 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇為例， 生產(chǎn)冷卻風(fēng)扇時(shí)對(duì)其功用的要求 ：在環(huán)境溫度 ℃35~15 下 風(fēng)扇效率應(yīng) 該比 35%大并要求 盡量 的 大 ，功率消耗占發(fā)動(dòng)機(jī)功率 要比 6%小 并 要求 盡量減小 。盡量增大風(fēng)扇直徑，降低轉(zhuǎn)速。 風(fēng)罩和葉片之間的距離大約等于 扇 直徑 。 葉片頂端最大限速不超過 5000m/ 動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的基本參數(shù)的確定 ① 冷卻風(fēng)扇散熱量 ： [10， 11] 靜壓阻力 量 m3/h 12 發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 決定了冷卻系統(tǒng)的散熱量 ， 如果 熱量 比較大 ，需要冷卻的空氣量 就會(huì)比較大 。計(jì)算公式為 ]s/[3600 ee ?? ）（ 62? 式中 ， A 表示冷卻系統(tǒng)的熱量占 發(fā)動(dòng)機(jī)原料 熱量的百分比。一般為 h?表示 燃料低熱值 。 ② 冷卻風(fēng)扇的流量 風(fēng)扇的流量 通常都是根據(jù)散 熱量來 決定的 。 計(jì)算公式為 ]s/m[Q?）（ ?? ）（ 72? 式中 ， 體 進(jìn) 到 散熱器后的 熱量 ； 體 進(jìn) 到 散熱器前的熱量， 溫度 通常為 10； ? 表示空氣密度。通常為 m/ 常為 ℃?kJ/。 ③ 風(fēng)扇靜壓 ： [12] 風(fēng)扇提供的冷卻空氣 想要 克服空氣通道的阻力 就必須要有一定的壓力 。空氣通道的阻力計(jì)算公式為 pp ???? ）（ 82? 式中 ， 示散熱器的空氣阻力，由散熱器本身和 冷卻的 風(fēng)扇流量 所 決定 ； 示除了散熱器以外的冷卻系統(tǒng)的空氣阻力 ， 一般為 。 ④ 冷卻風(fēng)扇的直徑 ： 風(fēng)扇的外徑 就是風(fēng)扇的直徑 D， 和 散熱器的 表 面積 風(fēng)扇葉片的面積 大概是 13 即 21(4 s ? ）π ）（ 92? 則 ）s 2s 1(? ）（ 102?式中 ， 迎風(fēng)面積。 s 表示轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)半徑與葉片旋轉(zhuǎn)半徑的比值。一般為 在 現(xiàn)實(shí) 的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中冷卻風(fēng)扇的 外 徑一般 是 m。主要是由轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的。轉(zhuǎn)速越快直徑越小。 冷卻 風(fēng)扇 外 徑 D、風(fēng)量 速 系為： ）（ 112? 式中 ， 風(fēng)扇的直徑選擇如圖 圖 扇直徑的 選擇圖 ⑤ 風(fēng)扇的消耗功率： [8] 風(fēng)扇的消耗功率 ? . 02?）（ 122? 式中 ， ?常汽車發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇效率為 14 扇與冷卻系統(tǒng)的匹配 通過 中所有的冷卻風(fēng)扇的參數(shù) ，可以 先選擇 一個(gè)風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行匹配。 比如 直徑為 260毫米的 匹配， 要有 風(fēng)機(jī)流量系數(shù)，壓力系數(shù)和排放系數(shù) 風(fēng)阻。 性能圖如圖 示。 圖 量與阻力關(guān)系圖 15 圖 量與壓力關(guān)系圖 圖 量與效率關(guān)系圖 16 因?yàn)?風(fēng)扇性能 是在 不同轉(zhuǎn)速下通過相同的 方式 計(jì)算出來 的 ，所以風(fēng)扇性能曲線的形狀在不同轉(zhuǎn)速下 是相似的 ，一維只有當(dāng)高，中，低速三條曲線的性能曲線可以時(shí)， 在另一個(gè)速度曲線下可以通過曲線擬合得到，如圖 圖 量與靜壓關(guān)系圖 然后 和 散熱器性能曲線放在 一個(gè) 坐標(biāo)系 里 如圖 圖 扇與散熱器的匹配圖 此奧迪風(fēng)扇用于匹配分析。首先，獲得風(fēng)扇流量要求為 1000 h/冷卻系統(tǒng)的阻力由風(fēng)道系統(tǒng)和散熱器組成，兩者的比例通常取 這里根據(jù)風(fēng) 17 量系數(shù) 算，匹配流量理論為 1428 h/即匹配流量風(fēng)機(jī)和散熱器必須大于 1428 h/在現(xiàn)實(shí)中車輛正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量可以提供 1000 h/上。參見圖 流量為 1428 h/，耐熱性約為 150據(jù)圖像顯示，如果要靜壓力為 150量為 1428 h/扇轉(zhuǎn)速就要大于 2900r/m 。同時(shí)，風(fēng)扇流量為 1428 h/速度為 2900r/m ，交通系數(shù)約 后看看圖 風(fēng)扇處在最高效率點(diǎn)附近時(shí)風(fēng)扇的效率大約是 26%。同時(shí)，風(fēng)機(jī)功耗計(jì)算為229W，符合制造商的功耗要求。 當(dāng)冷卻風(fēng)扇和散熱器配對(duì)成功后，確定冷卻風(fēng)扇需要達(dá)到的靜壓，有效功率以及流量的參數(shù)，滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇可以在任何工況下正常運(yùn)行保持溫度正常穩(wěn)定。所以可以根據(jù)上述數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)。 章小結(jié) 本章主要 對(duì)冷卻系統(tǒng)與冷卻風(fēng)扇之間的關(guān)系進(jìn)行論述，分析了要設(shè)計(jì)風(fēng)扇就要與整個(gè)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行匹配，只有冷卻風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行合理的匹配冷卻風(fēng)扇才能正常工作。然后再對(duì)冷卻風(fēng)扇的基本性能參數(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)了那些參數(shù)會(huì)對(duì)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)造成影響，最后進(jìn)行匹配選擇一款散熱器與冷卻風(fēng)扇進(jìn)行匹配，并且得出風(fēng)扇的一些性能要求和參數(shù)為后面的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。 18 3 風(fēng)扇造型 件的介紹 稱為 管理軟件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)置，指在圖形界面開發(fā)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行管理軟件的設(shè)計(jì) ，通過設(shè)計(jì)管理軟件的流程結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最終通過計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的自動(dòng)數(shù)據(jù)加載、解析生成能夠獨(dú)立應(yīng)用的管理軟件的過程。 制圖 的 最流行的映射軟件之一，由于其簡單的映射精度高，并且軟件地圖圖形的線條，尺寸標(biāo)注負(fù)載國家標(biāo)準(zhǔn)。 使用 統(tǒng)模型可以被光陰，動(dòng)畫和模擬的圖像處理所取代。 扇基本造型數(shù)據(jù) 基本建模數(shù)據(jù)包括風(fēng)扇直徑，輪轂，風(fēng)扇直徑比，葉數(shù)，葉和葉之間的角度，葉片尺寸，葉片質(zhì)量等。由于輪轂對(duì)整個(gè)風(fēng)扇的性能影響有限所以在這里只對(duì)葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)，輪轂用圓柱體來代替。 片的造型設(shè)計(jì) 在風(fēng)扇中，沿著風(fēng)扇的外徑用葉輪截取一個(gè)圓形，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)由多個(gè)外形一樣，間距一樣的圖像組成一個(gè)表面稱為環(huán)形葉柵。而平面葉柵就是把環(huán)形葉柵投射到一個(gè)平面上。如圖 圖 面葉柵 將葉柵放到 19 圖 面的 標(biāo)系 葉根及葉頂?shù)娜~片總寬度由計(jì)算得到而中間各截面的可按規(guī)律變化通過差值計(jì)算的出。 通過上文可以得知輪轂比為 以葉片數(shù)量的計(jì)算當(dāng)輪轂比為 Z=6由式子 ）（）（π d1/?? ?Z ）（ 13? ?? ）（ 23? 當(dāng) d=?? ）（ 33? 所以 式中 ， 由上述可知當(dāng) d==葉輪的半徑截面半徑 r t ?? R ）（ 43? 當(dāng)半徑為 b=θ = 當(dāng)半徑為 7 3 3456 ?????????）（ 53? 翼型的彎度 20 ?????????? 2 1 2 3456）（ 63? 最后根據(jù) 風(fēng)扇翼型 葉片 的 材料的密度 ? 為 g/ 求得 風(fēng)扇 葉片的重量 最后是 得到葉柵最后的數(shù)據(jù)如表 表 柵的數(shù)據(jù) 截面半徑 弦長 安裝角 厚度 彎度 所以最后得到葉片的數(shù)據(jù)如表 示 表 片的數(shù)據(jù) 風(fēng)扇外徑 轂比 片數(shù) 7 葉片夾角 葉片的體積為 128428葉片質(zhì)量 用 件對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行繪制 首先對(duì)單個(gè)葉片進(jìn)行繪制如圖 圖 個(gè)葉片造型 通過第二章中所得的數(shù)據(jù)，按照葉片個(gè)數(shù)進(jìn)行“環(huán)形列陣”并加上橢圓形的輪轂與外殼 可以得到風(fēng)扇的整體造型 如圖 21 圖 扇的整體造型圖 章小結(jié) 本文中的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器進(jìn)行匹配以后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的與風(fēng)扇的變化關(guān)系及對(duì)風(fēng)扇性能的要求對(duì)風(fēng)扇的葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到翼型軸流式冷卻風(fēng)扇。 22 4 總結(jié)與展望 結(jié) 為了能夠使冷卻風(fēng)扇的工作效率得到提高，使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇可以在任何工況下正常運(yùn)行，文章中按照冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)車用軸流式冷卻風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。主要完成了以下工作： 1、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步介紹，對(duì)冷卻風(fēng)扇的選型進(jìn)行介紹，提出了風(fēng)扇選型的總體要求以及風(fēng)扇基本參數(shù)如何確定，然后再和一款發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器進(jìn)行匹配，得到風(fēng)扇要達(dá)到的要求的設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。 2、根據(jù)風(fēng)扇的基本要求和參數(shù)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)軸流式冷卻風(fēng)扇中輪轂對(duì)風(fēng)扇的影響幾乎可以忽略不計(jì)，在本文中直接用圓柱代替，對(duì)葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，并運(yùn)用 圖 工具繪制三維圖形。 望 本文按照風(fēng)扇的設(shè)計(jì)要求對(duì)風(fēng)扇造型進(jìn)行了基本的設(shè)計(jì)，但是由于時(shí)間、設(shè)備以及本人的理論知識(shí)儲(chǔ)備的限制無法做到更全面的研究分析，本文的研究在很多方面都需要更近一步，比如應(yīng)該繼續(xù)對(duì)風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)研究，當(dāng)汽車在惡劣的路面上運(yùn)行時(shí)風(fēng)扇會(huì)出現(xiàn)依稀震動(dòng)以及噪音方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。 23 參 考 文 獻(xiàn) [1] 瀧本藤夫 . 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的附屬裝置 . 人民交通出版社 , 1981,183[2] 黃暉 . 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì) . 山東大學(xué) , 2005. [3] 盧廣峰 , 郭新民 . 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 . 農(nóng)機(jī)化研究 , 2002, 5: 129[4] 張雷鳴 . 內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化 2005. [5] 于海群 . 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)特性仿真 . 江蘇大學(xué) , 2007. [6] 劉越琪 . 汽車?yán)鋮s風(fēng)扇的優(yōu)選方法 2004, 28（ 2） : 61[7] 張鐵柱 , 張洪信 . 內(nèi)燃機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) . 青島大學(xué)學(xué)報(bào) , 2002, 15（ 2） : 16[8] 李登龍 . 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的匹配及設(shè)計(jì) . 機(jī)械產(chǎn)品與科技 , 2007, 1: 19[9] 昌澤舟 . 軸流式通風(fēng)機(jī)實(shí)用技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 2005,23[10] 吳海榮 . 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 . 農(nóng)機(jī)化研究 , 2007, 1: 223[11] 姚仲鵬 ,王新國 . 車輛冷卻傳熱 . 北京理工大學(xué)出版社 , 2001, 136[12] 吉林工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室編 . 內(nèi)燃機(jī)理論與設(shè)計(jì) . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 1977, 43 [13] 蘇延信 國科技投資， 2013. [14] 王海航 用發(fā)動(dòng)機(jī)， 2015. [15] 楊平 動(dòng)化儀表， 2013. 24 致 謝 這篇論文經(jīng)過韓老師的悉心教導(dǎo)逐漸完善并最終完成，在此我發(fā)自內(nèi)心對(duì)于韓老師在各個(gè)方面對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們每一位同學(xué)和藹可親的鼓勵(lì)與幫助。韓老師用其寬廣的胸懷與豐富的知識(shí)體系，對(duì)于每件事清認(rèn)真負(fù)責(zé)的優(yōu)良的工作作風(fēng)，并且韓老師還有著虛懷若谷、謙虛謹(jǐn)慎的工作態(tài)度使我非常佩服與向往。在此，向韓老師表示最誠心的祝福和敬意。 寒來暑往，春秋幾度，轉(zhuǎn)眼在中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院已經(jīng)四年了。忘不了剛剛踏入這校園的心情，那是我憧憬這對(duì)大學(xué)的美好。這里留下了我許多的汗水，得到了強(qiáng)壯的身體；學(xué)習(xí)了豐富的知識(shí)，更讓我在踏入社會(huì)這個(gè)大環(huán)境前有一個(gè)合適的適應(yīng)期。回響著我晨讀的聲音，回憶著我對(duì)機(jī)械問題與同學(xué)的深入探討；教學(xué)樓的上課鈴聲陣陣啊，好像我仍然在教室里忙碌地記著筆記；在這最后，回首這四年以來豐富的大學(xué)生活少不了每一位同學(xué)與朋友的支持與發(fā)自內(nèi)心的關(guān)懷，我逐漸成長起來，希望在以后的生活與工作當(dāng)中我們都可以像雄鷹一樣展翅飛翔，施展自己的才華為祖國與 社會(huì)奉獻(xiàn)出自己的一份力量。 最后 再次感謝韓老師您對(duì)我的幫助。