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随着人们对卡车动力要求的逐渐提高,使得发动机功率不断增加。为了提高发动机舱散热效率,大部分汽车厂商都给商用车安装大功率冷却风扇,但这间接导致了商用车的噪声高于国家标准。如何在噪声与散热性能直接找寻平衡点,在对车辆降噪的同时又保证了发动机舱的散热性能,已经成为商用车研究的热点领域。论文基于声学与流体力学原理,对冷却风扇、发动机舱进行模拟仿真和优化改进,并通过实车试验验证改进效果。 首先,本文以某款国产商用车为研究对象,对其加速通过噪声测试后得到该车型在4档通过噪声为86.2dB(A),高于国家标准84dB(A),因此有必要对整车进行降噪优化。基于声学理论,通过噪声隔离法得出冷却风扇辐射噪声占整车噪声贡献率最高。因此,需要对冷却风扇噪声进行进一步研究。 其次,用CATIA软件对冷却风扇进行建模,之后导入有限元软件对CAD模型进行网格划分。选取几个影响风扇性能参数:叶片数量、轮毂比、叶片厚度、叶片弯曲角度,并且对冷却风扇的质量流率和气动噪声进行了CFD仿真,对比各参数对风扇性能影响。结果表明,改进后的风扇噪声有明显改善,优化后的风扇噪声为100.30dB(A),比原风扇降低3.27dB(A);但是其质量流率比原风扇低0.9kg/s,降低了14%。这有可能会降低发动机舱的散热率,需要进一步分析发动机舱散热情况。 为验证加装降噪风扇对发动机舱散热的影响,本文通过建立发动机舱CAD模型,对局部零件进行简化处理并进行网格划分,采用CFD软件对最大扭矩工况下加装降噪风扇后对样车与原车温度场进行分析。分析结果表明,样车舱内局部热量滞留高于原车,局部最高温度超过417k,超过舱内塑料零件最佳使用温度。进一步分析样车内流场发现,经过冷却风扇导出的热流沿冷却水箱、车架被再次导入散热器,使得进气温度升高并影响散热效率。根据样车发动机舱内流场与温度场情况,从舱内零件结构方向提出在散热器增加挡风板的改进措施。针对改进前后舱内温度场与流场对比分析,得出增加挡风板后,散热器处回流明显减少并进入散热器的空气密度明显增加,舱内热量局部最高温度降至392k,下降了25k,满足塑料件最佳使用温度。 对优化后的商用车进行通过噪声实验,匹配了X1 风扇后 4 挡噪声为83.5dB(A),比原车下降了2.7dB(A),整车加速通过噪声均低于GB1495-2002国标对该车型要求的84 dB(A)。对车辆采取热平衡测试得出优化后样车散热器散热温度提高7℃,中冷器散热温度提高7.7℃,散热器与中冷器效率明显提高;并且实测温度值与CFD仿真温度值较为接近,误差均在15%以内,确认了仿真结果的有效性与可靠性。 综上所述,本文对整车降噪与发动机舱散热方面采取的优化措施都取得了不错的效果,为今后该类型车辆设计提供参考依据。