冷却系统是发动机的重要组成部分,对发动机的动力性、经济性和可靠性有很大影响。随着发动机转速和功率的不断提高,对冷却系统的要求越来越高,因而对发动机冷却系统的设计与研究也愈来愈深入。在保证足够散热能力和强度的前提下,高效率低能耗成为冷却系统未来发展的必然趋势。 本文就发动机冷却系统开展研究。首先简要介绍了优化设计的发展以及变尺度法和惩罚函数法,以冷却风扇消耗功率和风扇液力效率为优化目标,采用混合惩罚函数法,利用Fortran语言编程,对发动机冷却风扇结构参数进行了优化计算,并对优化结果进行了分析。同时对冷却风扇容积效率计算问题进行了初步探讨,对简化计算方法进行了修正。优化设计后的风扇同原设计方案相比,风扇消耗的功率由3.451kW下降为3.093kW,下降了10.37%;风扇总效率由28.6%增加到31.9%,达到了预期目标。 散热器是冷却系统的核心部件,散热器的结构是影响其散热能力的重要因素,散热效果的好坏对整个冷却系统有很大影响。本文从理论上分析了提高散热器散热性能的途径,并通过实验对管带式散热器结构对散热性能的影响进行了对比研究。结果表明,减小散热带波距和采用双波带结构,均有利于提高散热能力;冷却水管的布置对散热能力有很大影响,在其他结构参数相同的情况下,冷却水管数量对散热器性能有较大影响,但风阻也大幅增大;冷却水管排数多于3排时,散热量并没有随散热总面积的增大而大幅增加,效果一般,但风阻增加也不明显。 冷却系统的设计与匹配直接影响发动机的性能。本文还对某改装车辆冷却系统匹配了散热器和冷却风扇,进行了设计计算和校核计算,并对冷却系统进行了结构优化。