0 引 言
国内外关于散热器组件间隙对风场的研究较多[1-2]，还有格栅形状、风扇形状对风速的研究[3]但是对冷凝器组合研究的却较少，且散热器结构型式与本文研究对象不完全相符。为研究冷凝器与散热器的间距，对冷凝器、散热器表面风速的影响，在整机上实测不同间距、不同转速下的各点的风速，并对上述结果进行了对比分析。本研究对工程机械冷凝器与散热器的匹配设计具有一定的指导和借鉴意义。
1 试验介绍及结果
1.1 试验设备
本文主要研究冷凝器与散热器的间距对流场的影响，选择某型装载机做为试验对象。温控风扇，可修改参数，锁定风扇转速，方便测量。
散热组件包含：空-空中冷器（CAC）、水散热器（RAD）、液压油散热器（HOC）、变矩器油散热器（TOC）构成的系统，如图1。风扇为液压马达驱动，吸风式，冷凝器位于散热器前端。安装冷凝器的支架可通过加减垫块，来实现冷凝器前后移动，从而实现调整与散热器的间距。散热器与发动机仓之间有隔热支架隔开，相对密封性较好，散热器的进气口主要有发动机罩左右侧窗和顶窗，如图2。1.2 试验方案
选择某型运行良好的装载机做为试验对象，散热组件
浅谈冷凝器与散热器的间距对流场的影响
Asphalt-Rubber Semi-open Graded Mixture Design and Experimental Investigations
摘　要：为了研究冷凝器与散热器的间距，对冷凝器、散热器表面风速的影响，寻求合适的间距，在保证冷凝器表面风速的同时，更优的发挥散热器散热能力。研究散热器表面风速的影响，选择合适的位置安装冷凝器，使得散热能力较富余的模块，充分发挥作用，提高能力偏弱的模块的散热效率。通过实测不同间距和转速下的各模块风速，测算其平均值，分析风场的变化。结果表明，随着冷凝器与散热器之间距离的增加，散热器进口表面风速分布逐渐变均匀，散热器进口平均风速逐渐增大、风量逐渐增加，但幅度较小。随着冷凝器与散热器之间距离的增加，冷凝器进出口表面的平均风速逐渐减小，且降低幅度较大。关键词：冷凝器；散热器；风速；流场；CFD 仿真分析；工程机械中图分类号：TB69  文献标
识码：B
孙万之/SUN Wanzhi 张楠/ZHANG Nan 叶文海/YE Wenhai
王涛/WANG Tao 闫位杰/YAN Weijie
（广西柳工机械股份有限公司装载机研究院，广西  柳州  545001）
图1 
各组件位置及测量点
冷凝器
中CAC、HOC、TOC 分别布置2行测量点，RAD 布置3行测量点，左右方向测量点间距200mm；冷凝器测量点间距是150×100mm，共测量4×6组点。测量点如图1所示红点所示。如遇冷凝器重叠部分，则以冷凝器测量数据为准。在测量之前先用卷尺测量冷凝器安装距离，把测量点用
图2 散热器周围结构
冷凝器
隔热
支架
风扇 顶窗
左侧窗
机罩
表试验设备
油漆笔做好标记。风扇转速测量800r/min、1000r/min、1200r/min 三种情况，设置不同的电流值，控制阀体开度，实现不同的风扇转速。其中800r/min 在发动机怠速情况下即可满足，其余在发动机最高转速下测试，以保证风扇转速稳定。用风速仪校核风扇转速，误差控制在5%以内，可调整控制阀电流值校准转速。测试人员应尽量站在地面测量风速，站立位置避开发动机罩侧窗进风口，减少人员对风场的影响。
1.3 测量结果与分析
本文通过实测散热器组件、冷凝器迎风面的风速数据，分析冷凝器与散热器的间隙对风场的影响。本文共测量了3种间隙（冷凝器与散热器组件的间隙：20mm、42mm、100mm）、3种风扇转速（800r/min、1000r/min、1200r/min）共9组数据，分别展示各散热器组件及整个散热器、冷凝器的平均风速情况。
从上图3～图8展示结果看，位于最高位置的CAC，转速对风速的影响较小，其它模块随风速转速增加，风速增加比较明显。位于中部的RAD 风速最大，HOC 次之，被冷凝器遮挡较多的TOC，且位于最底部，风速最小。图9是整个散热器各模块的平均风速，随着冷凝器间距加大，散热器风速略有增加，但是不明显。图10是冷凝器的风速变化趋势，间距从20增加到
42mm
时，风速有所下降，变化
图4 
测量风速图3 校核转速
图5  CAC 风速
图
6  RAD 风速图7  HOC 风速
图8  TOC 风速图9  散热器风速图10  冷凝器风速
不明显；从42增加到100mm 时，风速急剧下降，且超出要求风速值。
2 仿真分析及结果
2.1 模型建立
按照实物结构，三维模型包含冷凝器、散热器各组件、
风扇、导风罩、机罩（近似）、隔热支架等部件，安装位置及尺寸按实物，如图11、图12所示。发动机冷却风扇的流场属于低马赫数流动，所以，可以认为空气为不可压缩的理想流体；内部流动为稳态流动，采用定常计算。
2.2 参数设置
散热器和冷凝器的惯性阻力系数和粘性阻力系数如表
2，其它参数设置参考文献[4][5]，本文不再赘述。
2.3 仿真分析结果
本文通过监测冷凝器和散热器进、出口表面的平均风速，分析冷凝器与散热器间距对风速的影响，仿真结果如下：从矢量图13～图18对比分析，可见流经冷凝器的风量随着间距增大而减小，风量主要从冷凝器两侧间隙进入散表2
散热器和冷凝器的惯性阻力和粘性阻力
图11  模型左侧视图 图12  模型后侧视图
图13  20mm左视图
发动机散热器图14  42mm
左视图图15  100mm左视图图16  20mm俯视图图17  42mm俯视图图18  100mm俯视图
热器，导致了冷凝器表面风速下降明显。由图19～图21可看出，散热器进风风速随间距增大略有增加，风场分布更均匀。由图22～图24可看出，冷凝器进风风速随间距增大大幅下降。随着冷凝器间距的变化，风场变化规律与实测数据规律一致，充分验证了试验数据的准确性。
3 结 论
a.试验研究表明，随着冷凝器与散热器之间距离的增加，散热器进口表面风速/风量逐渐增大，但幅度较小；冷凝器进口表面风速逐渐降低，且降幅较大。在冷凝器与散热器之间距离一定时，随着风扇转速增加，散热器进口表面风速和冷凝器进口表面风速均逐渐增加，且增加明显。
b.仿真研究表明，由风场分布标量图可以发现，随着冷凝器与散热器之间距离的增加，散热器进口表面风速/风量逐渐增大，但幅度较小；冷凝器进口表面风速逐渐降低，且降幅较大，进一步验证了试验结果的准确性；由风场分布矢量图可以发现，随着冷凝器与散热器之间距离的增加，散热器进口表面流场变化较小，但冷凝器进口表面湍流逐渐增强，这是导致冷凝器进口表面风速大幅降低的主要原因。
c.散热器的上下两端风速较小，中心位置由于进风位置及风扇形状的影响，风速也较小，散热器中部位置风速较大。
冷凝器应选择合适的间距，以保证空调性能，根据各模块富余情况，可调节冷凝器高度位置，或根据风场的分布，合理的设计散热器各模块的散热能力，从而实现优化设计。
参考文献
[1] 陆国栋，俞小莉，张毅，夏立.间距对轮式装载机冷却
组性能影响的风洞试验[J]．浙江大学学报：工学版，2007（4）:574-576.
[2] 张毅，俞小莉，陆国栋，等.间距对散热器模块匹配性
能影响的试验研究[J]．内燃机工程，2006,27（5）：46-49.
[3] 王明燕.影响工程车辆冷却模块风量关键因子分析[J].
建筑机械，2017（12）：54-57.
[4] 张楠，段传栋，杨逍潇，杨锦霞.基于STAR-CCM+
的工程机械冷却风扇在导风罩中插入量的仿真研究[J].
工程机械，2020（11）:19-24.
[5] 朱斌强，张楠，段传栋，杨逍潇.基于STAR-CCM+
的工程机械发动机不同冷却风扇CFD仿真分析[J].工程机械，2020（6）:42-50.
收稿日期：2020-12-23
作者简介：孙万之，男，工程师，本科，主要从事车用空调
技术研究工作。
图22  20mm冷凝器进风图
23  42mm
冷凝器进风图24  100mm冷凝器进风图19  20mm散热器进风图20  42mm散热器进风图21  100mm散热器进风