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风扇静压为全压和动压的差:2Tds2s111+2sFpv 静压有效功率:1000sFvespqN 静压效率为静压有效功率与轴功率的比值:1000sessFvst=pqN=NN 风扇的模拟采用多重参考坐标系法(MRF),包裹风扇的旋转域在单独的旋转坐标系中求解,旋转域外的区域在原来的惯性坐标系中计算,旋转坐标系速度矢量为 rv为旋转坐标系运动速度;v为惯性坐标系运动速度;r为位置矢量;为转动的角速度。模拟风扇流场选用RNGk-ε模型,该模型考虑了湍流漩涡的影响,瞬变流和流线弯曲的影响有更好的反应,防止在模拟强旋流流动时壁面产生的失真,RNGk-ε控制方程为.
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计算模型进行网格划分和网格无关性检验后,*后选取网格数量约为90万。采用流体仿真软件Fluent进行仿真,选用有限体积法方程进行离散;选用RNGk湍流模型和SIM隐式算法求解;将虚拟风筒入口和出口分别设置为压力入口和压力出口;风扇旋转区域选用多重参考坐标系(MRF)模型;风扇转速设置为2000r/min。生产商提供的风扇试验结果,包括风量、静压、全压和静压效率。根据表中的风量值仿真模型进行模拟,并将仿真结果与试验值进行了比。从P-Q比结果可以看出,流量较低时,试验与仿真值差异较大,随着流量的增大,变化趋势一致,误差较小。从Q-η比结果可知,仿真值与试验值变化趋势一致,误差在10%以内。由于在风扇建模时为了划分方便网格模型进行了简化,因此误差在接受的范围内,证明风扇的仿真模型和计算方法可靠、有效。
动力舱内部实际结构非常复杂,很难按照实际结构进行建模,只保留主要热源(发动机、涡轮增压器、进排气管、消声器和进水管)以及能够明显影响动力舱内空气流动方向的部件。散热器均为风冷式,包括中冷器、液压油散热器、发动机冷却液散热器和传动油散热器,其中除了冷却液散热器为管带式结构以外,其余均为板翅式结构。 板翅式根据厂家提供的技术资料,建立某型号登高安装车动力舱仿真模型。主要包括散热器模块、中冷器、风扇旋转域、涡轮增压器、空滤器、消声器、排气管、发动机、变速箱和燃油箱等主要部件。 1.驾驶室2.排气管3.发动机4.风扇5.液压油散热器6.空滤器7.消声器8.中冷器9.冷却液散热器10.传动油散热器. 为了预测登高安装车在真实作业工况下动力舱内部的作业环境,需要仿真工作环境进行模拟,建立虚拟风洞仿真模型,主要包括大风洞、小风洞和动力舱,为了消除风洞壁面流场的干涉,计算域尺寸为:入口与登高安装车前部的距离为11米,出口与登高安装车动力舱空气出口的距离为20米,上部壁面与驾驶室顶部的距离为9米,两侧壁面与登高安装车的距离为5米。
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