平地机冷却系统一维仿真分析与优化

随着国家城市化脚步的加快和国家建设的大力发展，平地机作为一种重要的工程机械，其需求量越来越大，应用也越来越广泛。为了满足人们的需求和各项法规，机舱热管理越来越被重视。平地机工作的环境一般都比较恶劣，加上在狭小机舱内布置了多种热源和散热器，很容易引起机舱散热不足。本文针对该平地机在低速大负荷工况工作时出现散热能力不足的现象，从舱内的空气流动和冷却包的换热着手，利用GT-SUITE软件分析了舱内各处空气的速度场，压力场，温度场以及空气流量的大小，并且分析了机舱的结构和散热器的布置对冷却包散热的影响。 首先，根据企业得到的三维Pro/E模型，对其进行简化，对于本文需要重点研究的区域——冷却包不做简化，按照冷却包本身的形状进行计算，而对于发动机，排气系统以及油箱等按照其大致的轮廓进行简化，将其简化成一个简单的机体，对于车轮和底盘，由于其对机舱内空气的流动和散热几乎没有影响，因此不做考虑，对于机舱底部，由于其布置了各种部件，因此将油箱到发动机这段区域的机舱底部看作是封闭的，而对于冷却包附近，需要按照其真实的结构进行建模，不做简化。在Pro/E模型设立坐标系，将机舱中需要用到的各个零部件的坐标全部测量出来。根据在Pro/E模型中得到的坐标值，在COOL3D软件中搭建出了机舱空气侧的准三维模型。随后将搭建的机舱空气侧的准三维模型进行离散，生成机舱空气侧的一维模型。将机舱空气侧的一维模型输入到SubAssemblyExternal模块中，然后将液侧模块与SubAssemblyExternal模块连在一起即可生成本文需要的机舱空气侧的一维模型。 然后，根据搭建好的模型，设置好边界条件进行计算。分析了舱内速度场，压力场，温度场和空气流量的大小，尤其是冷却包。根据分析的结果，提出了四种改进的方案：一是研究在额定功率时，风扇转速增加是否能够增加冷却包的散热量；二是优化机舱的进气格栅的位置和大小，增加冷却空气的流量；三是改进冷却包各个散热器和冷凝器的布置方式，使机舱的散热量达到最优；四是对散热器进行匹配优化。 最后，对提出的改进方案进行模拟。通过改变进气格栅位置，在风扇附近增加进气格栅，增加隔板，改变变速箱油冷却器和冷凝器的位置以及对水箱散热器进行了匹配优化之后，空对空中冷器，水箱散热器和变速箱油冷却器热侧流体的散热量分别为29.60kW，121.85kW和23.12kW，能够满足冷却的需求。