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開 題 報 告1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1.1 課題研究的目的和意義隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，我國汽車的保有量也在日益增多。目前汽車是數(shù)量最多、最普及、應用范圍最廣的交通工具，也是活動范圍最廣泛、運輸量最大的重要現(xiàn)代化陸地交通工具。因此對于他的研究也越來越多。汽車的發(fā)動機冷卻風扇至于散熱器的后面，使汽車冷卻系統(tǒng)的重要組成部件。冷卻風扇的性能直接影響到主機冷卻系統(tǒng)的散熱效果、噪聲、燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機功耗等方面，因此研究發(fā)動機冷卻風扇的氣動性能以及強度分析有著非常重要的作用。冷卻風機是機車動力裝置中的重要設備，其工作性能影響著整個機車的運行狀況及安全?，F(xiàn)有軸流冷卻風機在運行條件改變時，會出現(xiàn)效率降低、壓力降低、可靠性變差和噪聲大的問題不能滿足使用要求，因此需要對其進行改進設計。在改進設計過程中，受車廂結構形狀、進出口流道及運行條件的影響冷卻風扇的改進設難度較大 [1]。1.2 國內外現(xiàn)狀分析 CFD 在葉輪機械氣動設計方面的重要性可能要高于其他工程應用，如果脫離了 CFD 的幫助，葉輪機械設計上的困難將會是不可想象的 [2]] 。目前，這種數(shù)值模擬的方法可以模擬復雜程度極高的粘性、非定常流動，得到復雜流動現(xiàn)象中的細微結構，便于做孤立因素的優(yōu)化分析，從而發(fā)現(xiàn)一些理論解不出、實驗測不到的新現(xiàn)象 [3] 風扇是車輛冷卻系統(tǒng)的主要部件，當前應用比較廣泛的是軸流式風扇，為了提高風扇的冷卻能力，對改進的某型軸流式風扇進行實驗研究和數(shù)值模擬。實驗結果表明，軸流式風扇加裝后導葉片質量流量提高約 20％，加裝前導葉片質量流量提高約 15％，在提高質量流量方面加裝后導葉要優(yōu)于加裝前導葉。加裝導葉片能在相同轉速下顯著增加風扇的質量流量，提高冷卻性能。以前導葉為例，運用 NUMECA 軟件進行數(shù)值模擬計算，數(shù)值模擬結果與實驗較吻合。 [4]，以使冷卻風扇在限定的尺寸下，不但風量大，而且風壓高。方法 利用歐拉方程對串列葉柵式冷卻風扇的流場做了計算。為了得到比較精確的邊界值，計算中構筑了貼體計算網(wǎng)格。結果 串列葉柵的風扇葉背流動分離較小，葉片的彎曲度較大，且由于葉柵馬赫數(shù)曲線分布較飽滿，使懈扇靜壓的較大提高。結論 理論研究為后續(xù)的實驗研究提供了技術基礎。 [5]為了深入研究汽輪發(fā)電機冷卻風扇內的流動規(guī)律，并對其設計提出合理優(yōu)化方案，對某汽輪發(fā)電機 軸流式通風冷卻風扇的原始模型在流量為 25,^3／s 的工況下進行了 CFD 流場數(shù)值模擬，通過改變葉片安放角和葉片扭轉角，得到冷卻風扇計算效率和葉片安 放角及葉片扭轉角之間的關系．計算結果表明：在一定范圍內，風扇效率和葉片安放角及葉片扭轉角之間都呈近拋物線變化關系，在特定葉片安放角和葉片扭轉角附 近風扇效率最高．經(jīng)葉片修型后的軸流風扇效率較原模型提高了 15．8％． [6]即使有了性能良好的風扇,如果 與發(fā)動機匹配不當,也很難得到最經(jīng)濟的效果。因此,必須根據(jù)發(fā)動機冷卻系空氣阻力特性來設計和選擇風扇。本文在分析了軸流式風扇特性和發(fā)動機冷卻系阻力特 性的基礎上,提出了它們之間的最佳匹配關系。 [7]軸流式通風機廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域，如礦井、空氣調節(jié)、紡織、燒結、電站、隧道、冷卻以及大型風洞 [8] 。以小型低壓大流量通風機為模型,通過對其內部流場的三維數(shù)值模擬,說明了葉片不同周向彎曲對 其氣動性能的影響,分析了葉片彎曲帶來這些影響的原因.結果表明:在小型低壓大流量通風機的內部流動損失中,通流損失部分所占比例大于二次流損失部分,因 此降低其通流損失是降低小型低壓大流量通風機內部流動損失的一個有效辦法;推薦在小型低壓大流量通風機的設計中采用葉片的適度前彎,此時壓頭和效率與徑向 葉片差別不大,但有利于擴大葉輪的穩(wěn)定性. [9]軸流通風機輪轂旋壓工藝的順利實現(xiàn)不但要在加工工藝上進行研究,而且更重要的應該從空氣動力設計時就統(tǒng)籌兼顧的設計思想,指明了相應的軸流通風機輪轂設計思路并進行了舉例說明其可行性 [10]以汽車發(fā)動機冷卻風扇葉片為研究對象,采用精密柔性三坐標測量臂獲取風扇表面點云數(shù)據(jù),利用 Imageware 和 Pro/E 軟件對點云進行數(shù)據(jù)處理、曲面重構,并對重構模型精度進行分析。基于動量-葉素理論和伯努利方程理論計算得出入流角對風扇氣動力等性能的影響規(guī)律;運用 CFD 軟件對重構風扇內部流場進行數(shù)值仿真,并分析仿真結果的影響因素。通過對再設計前后風扇的氣動性能比較,驗證了將葉型設計為橢圓率是 4.2的橢圓線的必要性和可行性。 [11]汽車發(fā)動機冷卻風扇是汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中非常重要的零部件。通過一個具體實例，討論了利用商業(yè) CFD 軟件進行汽車發(fā)動機冷卻風扇的流場計算，并最終得到風扇性能數(shù)據(jù)的一種方法，從而實現(xiàn)對風扇性能的初步檢驗，降低生產風險，提高設計效率。 [12]對帶有前后導葉的復雜軸流風機內部的流動特性進行了三維數(shù)值模擬,基于 RNG 湍流模型及 MRF 模型模擬風機的旋轉流動,將其性能與測試實驗數(shù)值進行了對比,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結果與測試結果吻合較好。對不同氣流量及不同轉速風機進行數(shù)值模擬表明,在葉片轉速不變的情況下,隨著氣體流量的增加,葉片的氣動壓力增加,功率增大,同時風機效率提高;在氣體流量保持不變時,隨著葉片轉速的增加,葉片的氣動壓力增加,功率增大;當風機出口存在阻力時,則葉片的氣動壓力增加,功率增大。 [13] 軸流式通風機改造的必要性.介紹了采用三元流動理論對葉片進行重新設計、應用計算機模擬技術對動葉進行模態(tài)分析試驗及對高效區(qū)分布特性的研究轉移了高效區(qū)的位置等措施,對風機進行了改造.并經(jīng)運行實踐證明,風機改造后運行安全. [14]結構特點在設計大型冷卻塔用軸流風機時,為了降低能耗、噪聲以及減少飄水現(xiàn)象,希望風機具有較小的輪轂比。因此我們從 1983 年起,研制了具有兩個輪轂的軸流風機。 [15]參考文獻：[1] 王曉放，李麗麗，孫濤，等.動車組軸流冷卻風機氣動設計與研究[J].大連理工大學學報，2009，49:364-368.[2] 郝開元，王維名.基于 CFD 的離心壓縮機整級性能優(yōu)化設計[J].風機技術，2012（2）：36-41.[3] J D Denton,W N Dawes. Computational fluid dynamics for turbomachinery design[J].Proc Instn Mech Engrs.1999,213:107-123.[4] 張元清，《中國科技財富》2011（18）98-98 。[5] 鄭世琴，黃宏賓，劉淑艷《北京理工大學學報》，1999,19（5）：569-572。[6] 劉全中，宮汝志，王洪杰，魏顯著《哈爾濱工業(yè)大學學報》，2010,42(3)442-445。[7] 李惠珍《汽車技術》1981（5）51-58。[8] 呂文燦,軸流式壓縮機[M].北京：機械工業(yè)出版社，1980。[9] 鄭劍飛，葉舟，《風機技術》，2008（2），9-12.[10] 何志偉《通用機械》，2003（9）：37-39.[11] 孫洪勝，李宇鵬，宮春梅《機械設計》，2015（10）；40-47。[12] 何奇，毛建國，何小明《汽車科技》，2009（1）46-48。[13] 杜禮明，劉紅，孫麗萍，張軍，中國 cae 工程分析技術年會，2009。[14] 李玉娟，房振旭，《河南理工大學學報自然科學版》，1999,18（4）：297-301。[15] 袁仲文，《機械設計與研究》，1987（2）：38-43.開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 研究目標、研究內容和擬解決的關鍵問題(1）研究目標 了解車用軸流式風機的工作特點、基本構造及設計要求，確定風機葉片選型及管件設計參數(shù)，繪制葉輪、葉片三維模型。(2）研究內容 分析車用軸流式冷卻風扇的工作環(huán)境及性能要求。針對軸流式風機結構特點及工作特性對葉輪、葉片、輪轂等進行結構設計與選型，采用 CFD 軟件 NUMECA 對葉輪內部流場進行了深入分析與研究，經(jīng)過性能對比及制造需求，確定了最終的葉輪方案，并完成制造樣機及氣動試驗驗證。并繪制風機主要部件的三維模型。2.2 完成步驟（1）對當前的風機參數(shù)進行了解分析，并選取一款型號的發(fā)動機對其散熱要求進行分析。（2）影響軸流風機性能的主要因素有：葉片安裝角 βa、徑向間隙 δ、轉速 n 及葉片數(shù) Z 等。對這些數(shù)據(jù)進行分析計算。（3）繪制葉輪、葉片、輪轂等結構的 cad 圖形以及整個風機的 cad 圖形。 開 題 報 告指導教師意見：指導教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日