[发明专利]汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能确定方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能测试装置，本发明还涉及一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能确定方法。

背景技术

叶顶间隙导致的泄漏流动是轴流叶轮机械中重要的流动现象之一，叶尖泄漏流动会导致在径向间隙附近发生逆流、泄漏流、产生噪音、流动损失增加、机械效率下降等。在这方面的深入研究对全面了解叶轮机械内部的复杂流动有重要意义【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】。一般在气压机、涡轮、轴流泵等装置中，最大工作静压力约为1.0×10²~3.0×10⁴kpa，间隙高度在0.1~0.6mm的范围。早期的研究主要是在这个范围进行。但是汽车发动机冷却风扇的工作静压力非常小，而且叶顶间隙区域也较大，这与其他叶轮机械叶顶间隙区域的研究领域有着显著不同。汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域是在静压力为50~250kpa，间隙高度在3~20mm的范围。因此，对早期取得的研究成果在汽车发动机冷却风扇中未必适用。

对于汽车发动机冷却风扇，风扇的导流环与风扇导流罩之间存在着一定的径向间隙，容易发生叶顶泄漏流动现象。为了明确汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域泄漏涡的流动机理，减少导流罩与导流环间发生的泄漏流动，降低气动噪声，大幅提高汽车发动机冷却风扇气动性能等问题。此外，在现有的汽车发动机冷却风扇设计中，大多依靠风室（风道）试验的手段来验证解决风扇气动性能，该方式实施起来试验费用昂贵、周期较长，设计成本高昂。

另一方面，目前在针对汽车发动机冷却风扇的叶尖间隙对风扇性能影响的试验中，并没有提及一套详实有效的性能确定方法及其装置，来专门确定汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的流动结构对性能影响的大小【10】【11】【12】【13】。

发明内容

本发明的目的是，提出一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能测试装置，解决了现有技术中，大多依靠风室（风道）试验的手段来验证冷却风扇的气动性能，不能准确测量叶顶间隙区域的性能的问题。

本发明的另一目的是，提出一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能确定方法，解决了现有技术中，大多依靠风室（风道）试验的手段来验证冷却风扇的气动性能，只能由风扇性能曲线表示(仅包括流量-压力、流量-功率和流量-效率关系)，不能准确表达叶顶间隙区域的性能的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能测试装置，包括风室试验台和辅助风机，辅助风机的进口通大气，辅助风机的出口与风室试验台的进口端联通；在风室试验台出口端设置有被测装置，被测装置的出气口通向大气；风室试验台的内腔沿进口端到出口端方向依次设置有前整流板、喷嘴和后整流板；

所述的辅助风机与变频器、计算系统依次信号连接，计算系统另外分别与静压差测量装置和电机调速装置信号连接，电机调速装置与电机信号连接；

所述的被测装置包括固定连接在一起的导流环与密封盘，导流环的外周安装有导流罩，密封盘与电机的电机回传轴传动连接。

本发明所采用的另一技术方案是，一种带导流环的汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能确定方法，利用上述的被测装置，具体包括以下步骤：

在标准工作状态下，即环境压力为一个标准大气压、环境温度为20℃、相对湿度为50%、空气密度为1.2kg/m³，将被测装置控制在一个恒定的转速下，通过变频器来控制调节辅助风机的转速，调节不同流量下的被测装置进口与出口静压，空气流经喷嘴时，在喷嘴前后产生了静压力差，通过静压差测量装置得到静压力差数值；

将被测装置的工作静压力调节在50Pa～250Pa范围内进行加压试验，同时，被测装置叶顶间隙区域的导流环的最大圆周速度设置为U=47.4m/s，以此推算流量泄漏量的一组无因次数据，从而得到被测装置叶顶间隙区域的气动性能曲线，即成。

本发明的有益效果是：能够避免主流区域的泄漏流动对气动性能的影响，比较精确的计算叶顶间隙泄漏量所起到的重要作用；通过本发明装置，能够完整提供汽车发动机冷却风扇叶顶间隙区域的性能曲线。

附图说明

图1是现有技术的汽车发动机冷却系统示意图；

图2是汽车发动机冷却风扇结构与流动特性的关系示意图；

图3是叶顶间隙区域两个分隔翘片实施例的结构模型图；

图4是叶顶间隙区域三个分隔翘片实施例的结构模型图；

图5是叶顶间隙区域五个分隔翘片实施例的结构模型图；