车用轴流风机优化分析

论文摘要

在汽车空调中,轴流风机作为空气循环的动力,需要克服系统的阻力为空调系统和发动机冷却系统提供冷却用风量。因此风机的效率与性能的研究显得尤为重要。本文采用理论分析、计算流体动力学仿真(CFD)以及性能试验相结合的方法,研究了轴流风机径向间隙对其性能的影响。从轴流风机的气体动力学理论可以知道,轴流风机的叶轮一般是扭曲叶面,叶片尖端上容易产生涡流。因此如果叶片尖端与外壳的间隙不恰当,不仅会降低通风机的效率与性能,还会额外地增加通风机的噪声,缩短通风机的使用寿命。在径向平衡方程的建立过程中,分析得出了径向间隙对涡流产生的影响。基于以上理论,建立了一个基于计算机的三维风机模型,从理论上分析了风机参数对风机性能的影响,同时搭建风量试验台对轴流通风机进行了性能试验,通过实验获得的数据与轴流通风机的CFD仿真分析作比较,验证模型的可靠性。同时通过改变CAD模型中的径向间隙,对不同径向间隙的轴流通风机流场进行对比,得到了优化的风机设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 轴流风机结构简介
• 1.3 轴流风机的设计研究概括
• 1.3.1 孤立翼型法
• 1.3.2 平面叶栅设计方法
• 1.3.3 基于计算机的设计方法
• 1.4 研究内容
• 第二章 轴流风机优化设计计算理论
• 2.1 气体动力学理论基础
• 2.1.1 儒考夫斯基升力定理
• 2.1.2 升力系数与阻力系数
• 2.1.3 基元级的理论全压方程
• 2.2 轴流通风机的径向理论
• 2.2.1 径向平衡方程
• 2.2.2 涡流损失
• 2.2.3 径向间隙损失
• 第三章 基于计算机的CAD建模与CFD仿真
• 3.1 CAD 建模
• 3.1.1 UG 软件介绍
• 3.1.2 UG 参数化造型设计
• 3.1.3 CAD 变型设计理论
• 3.1.4 风机叶轮建模输出
• 3.2 CFD 仿真过程
• 3.2.1 CFDesign 软件介绍
• 3.2.2 仿真模型的建立
• 3.2.3 仿真参数的设定
• 3.2.4 网格的生成
• 3.3 仿真结果分析
• 第四章 风机性能试验台的搭建
• 4.1 风机性能试验台介绍
• 4.1.1 风机性能试验台原理概述
• 4.1.2 风机性能试验台的测试功能
• 4.1.3 试验一般操作规范与注意事项
• 4.2 风机性能试验台的结构
• 4.2.1 风机性能试验参数测试部分
• 4.2.2 风量台的电气与控制部分
• 4.3 风机性能试验相关参数的测量
• 4.3.1 气压的测量
• 4.3.2 温度的测量
• 4.3.3 压差的测量
• 4.3.4 转速的测量
• 4.3.5 流量的测量
• 4.3.6 功率的测量
• 4.4 风机性能试验的重要参数计算
• 4.4.1 空气参数的计算
• 4.4.2 风机风量的计算
• 4.4.3 风机动压、全压、静压的计算
• 4.4.4 风机效率的计算
• 4.4.5 考虑压缩性的修正
• 4.4.6 性能参数的换算与特性曲线绘制
• 第五章 试验软件调试与数据处理分析
• 5.1 计算软件介绍与使用
• 5.1.1 软件界面与操作
• 5.1.2 数据报表与绘图
• 5.2 测量误差理论分析
• 5.2.1 测量系统误差分析基础
• 5.2.2 直接测量误差分析
• 5.2.3 间接测量误差分析
• 5.2.5 试验设备的测试精度估计
• 5.3 试验数据的对比测量
• 第六章 总结和展望
• 6.1 不同径向间隙仿真和试验的对比
• 6.2 研究总结
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 论文发表情况说明
• 致谢