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开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1.1 课题研究的目的和意义随着汽车工业的迅速发展，我国汽车的保有量也在日益增多。目前汽车是数量最多、最普及、应用范围最广的交通工具，也是活动范围最广泛、运输量最大的重要现代化陆地交通工具。因此对于他的研究也越来越多。汽车的发动机冷却风扇至于散热器的后面，使汽车冷却系统的重要组成部件。冷却风扇的性能直接影响到主机冷却系统的散热效果、噪声、燃油经济性和发动机功耗等方面，因此研究发动机冷却风扇的气动性能以及强度分析有着非常重要的作用。冷却风机是机车动力装置中的重要设备，其工作性能影响着整个机车的运行状况及安全。现有轴流冷却风机在运行条件改变时，会出现效率降低、压力降低、可靠性变差和噪声大的问题不能满足使用要求，因此需要对其进行改进设计。在改进设计过程中，受车厢结构形状、进出口流道及运行条件的影响冷却风扇的改进设难度较大 1。1.2 国内外现状分析 CFD 在叶轮机械气动设计方面的重要性可能要高于其他工程应用，如果脱离了 CFD 的帮助，叶轮机械设计上的困难将会是不可想象的 2 。目前，这种数值模拟的方法可以模拟复杂程度极高的粘性、非定常流动，得到复杂流动现象中的细微结构，便于做孤立因素的优化分析，从而发现一些理论解不出、实验测不到的新现象 3 风扇是车辆冷却系统的主要部件，当前应用比较广泛的是轴流式风扇，为了提高风扇的冷却能力，对改进的某型轴流式风扇进行实验研究和数值模拟。实验结果表明，轴流式风扇加装后导叶片质量流量提高约 20，加装前导叶片质量流量提高约 15，在提高质量流量方面加装后导叶要优于加装前导叶。加装导叶片能在相同转速下显著增加风扇的质量流量，提高冷却性能。以前导叶为例，运用 NUMECA 软件进行数值模拟计算，数值模拟结果与实验较吻合。 4，以使冷却风扇在限定的尺寸下，不但风量大，而且风压高。方法 利用欧拉方程对串列叶栅式冷却风扇的流场做了计算。为了得到比较精确的边界值，计算中构筑了贴体计算网格。结果 串列叶栅的风扇叶背流动分离较小，叶片的弯曲度较大，且由于叶栅马赫数曲线分布较饱满，使懈扇静压的较大提高。结论 理论研究为后续的实验研究提供了技术基础。 5为了深入研究汽轮发电机冷却风扇内的流动规律，并对其设计提出合理优化方案，对某汽轮发电机 轴流式通风冷却风扇的原始模型在流量为 25,3s 的工况下进行了 CFD 流场数值模拟，通过改变叶片安放角和叶片扭转角，得到冷却风扇计算效率和叶片安 放角及叶片扭转角之间的关系计算结果表明：在一定范围内，风扇效率和叶片安放角及叶片扭转角之间都呈近抛物线变化关系，在特定叶片安放角和叶片扭转角附 近风扇效率最高经叶片修型后的轴流风扇效率较原模型提高了 158 6即使有了性能良好的风扇,如果 与发动机匹配不当,也很难得到最经济的效果。因此,必须根据发动机冷却系空气阻力特性来设计和选择风扇。本文在分析了轴流式风扇特性和发动机冷却系阻力特 性的基础上,提出了它们之间的最佳匹配关系。 7轴流式通风机广泛应用于国民经济的各个领域，如矿井、空气调节、纺织、烧结、电站、隧道、冷却以及大型风洞 8 。以小型低压大流量通风机为模型,通过对其内部流场的三维数值模拟,说明了叶片不同周向弯曲对 其气动性能的影响,分析了叶片弯曲带来这些影响的原因.结果表明:在小型低压大流量通风机的内部流动损失中,通流损失部分所占比例大于二次流损失部分,因 此降低其通流损失是降低小型低压大流量通风机内部流动损失的一个有效办法;推荐在小型低压大流量通风机的设计中采用叶片的适度前弯,此时压头和效率与径向 叶片差别不大,但有利于扩大叶轮的稳定性. 9轴流通风机轮毂旋压工艺的顺利实现不但要在加工工艺上进行研究,而且更重要的应该从空气动力设计时就统筹兼顾的设计思想,指明了相应的轴流通风机轮毂设计思路并进行了举例说明其可行性 10以汽车发动机冷却风扇叶片为研究对象,采用精密柔性三坐标测量臂获取风扇表面点云数据,利用 Imageware 和 Pro/E 软件对点云进行数据处理、曲面重构,并对重构模型精度进行分析。基于动量-叶素理论和伯努利方程理论计算得出入流角对风扇气动力等性能的影响规律;运用 CFD 软件对重构风扇内部流场进行数值仿真,并分析仿真结果的影响因素。通过对再设计前后风扇的气动性能比较,验证了将叶型设计为椭圆率是 4.2的椭圆线的必要性和可行性。 11汽车发动机冷却风扇是汽车发动机冷却系统中非常重要的零部件。通过一个具体实例，讨论了利用商业 CFD 软件进行汽车发动机冷却风扇的流场计算，并最终得到风扇性能数据的一种方法，从而实现对风扇性能的初步检验，降低生产风险，提高设计效率。 12对带有前后导叶的复杂轴流风机内部的流动特性进行了三维数值模拟,基于 RNG 湍流模型及 MRF 模型模拟风机的旋转流动,将其性能与测试实验数值进行了对比,发现数值模拟结果与测试结果吻合较好。对不同气流量及不同转速风机进行数值模拟表明,在叶片转速不变的情况下,随着气体流量的增加,叶片的气动压力增加,功率增大,同时风机效率提高;在气体流量保持不变时,随着叶片转速的增加,叶片的气动压力增加,功率增大;当风机出口存在阻力时,则叶片的气动压力增加,功率增大。 13 轴流式通风机改造的必要性.介绍了采用三元流动理论对叶片进行重新设计、应用计算机模拟技术对动叶进行模态分析试验及对高效区分布特性的研究转移了高效区的位置等措施,对风机进行了改造.并经运行实践证明,风机改造后运行安全. 14结构特点在设计大型冷却塔用轴流风机时,为了降低能耗、噪声以及减少飘水现象,希望风机具有较小的轮毂比。因此我们从 1983 年起,研制了具有两个轮毂的轴流风机。 15参考文献：1 王晓放，李丽丽，孙涛，等.动车组轴流冷却风机气动设计与研究J.大连理工大学学报，2009，49:364-368.2 郝开元，王维名.基于 CFD 的离心压缩机整级性能优化设计J.风机技术，2012（2）：36-41.3 J D Denton,W N Dawes. Computational fluid dynamics for turbomachinery designJ.Proc Instn Mech Engrs.1999,213:107-123.4 张元清，中国科技财富2011（18）98-98 。5 郑世琴，黄宏宾，刘淑艳北京理工大学学报，1999,19（5）：569-572。6 刘全中，宫汝志，王洪杰，魏显著哈尔滨工业大学学报，2010,42(3)442-445。7 李惠珍汽车技术1981（5）51-58。8 吕文灿,轴流式压缩机M.北京：机械工业出版社，1980。9 郑剑飞，叶舟，风机技术，2008（2），9-12.10 何志伟通用机械，2003（9）：37-39.11 孙洪胜，李宇鹏，宫春梅机械设计，2015（10）；40-47。12 何奇，毛建国，何小明汽车科技，2009（1）46-48。13 杜礼明，刘红，孙丽萍，张军，中国 cae 工程分析技术年会，2009。14 李玉娟，房振旭，河南理工大学学报自然科学版，1999,18（4）：297-301。15 袁仲文，机械设计与研究，1987（2）：38-43.开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题(1）研究目标 了解车用轴流式风机的工作特点、基本构造及设计要求，确定风机叶片选型及管件设计参数，绘制叶轮、叶片三维模型。(2）研究内容 分析车用轴流式冷却风扇的工作环境及性能要求。针对轴流式风机结构特点及工作特性对叶轮、叶片、轮毂等进行结构设计与选型，采用 CFD 软件 NUMECA 对叶轮内部流场进行了深入分析与研究，经过性能对比及制造需求，确定了最终的叶轮方案，并完成制造样机及气动试验验证。并绘制风机主要部件的三维模型。2.2 完成步骤（1）对当前的风机参数进行了解分析，并选取一款型号的发动机对其散热要求进行分析。（2）影响轴流风机性能的主要因素有：叶片安装角 a、径向间隙 、转速 n 及叶片数 Z 等。对这些数据进行分析计算。（3）绘制叶轮、叶片、轮毂等结构的 cad 图形以及整个风机的 cad 图形。 开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日
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