装载机作为现代工程建设中的主要施工机械,具有施工环境严苛、作业工况复杂和工作时间长的特点,对装载机冷却系统的可靠性和高效性提出了严苛的要求。同时随着环境保护的日趋严格,为满足国家针对装载机等非公路移动机械提出的新排放标准,全面提升装载机冷却系统的性能具有重要的应用价值和理论意义。目前,国内各大装载机厂商对冷却系统的研究与欧美等国还存有一定距离,在产品的稳定性和节能性等方面还有待提高。本文结合“面向节能与安全的集成智能化工程车辆装备研发”课题,以传热学、计算流体力学为理论指导并结合场地试验,对基于水冷中冷的装载机双循环冷却系统相关性能展开以下研究:(1)基于相似理论推导中冷器三维缩比模型,采用CFD技术对中冷器进行数值仿真,根据仿真结果对比空冷中冷器和水冷中冷器的传热及阻力特性,分析了两种中冷器内增压空气的压力损失,研究了中冷器性能对柴油机工作性能的影响,对比两种冷却方式的增压空气迟滞效应,得出水冷中冷器迟滞时间更少响应更迅速,采用水冷中冷器改善了柴油机进气效率,有效提升柴油机工作性能,降低有害物质排放。(2)在分析水冷中冷器的优势后,对水冷中冷器翅片进行优化,采用拉丁超立方抽样和CFD仿真对中冷器不同波纹翅片结构进行仿真,提取仿真结果并基于神经网络算法和多目标遗传优化算法获得最优的中冷器波纹翅片结构,从湍动能角度和场协同理论对比优化波纹翅片的性能,得出优化后的水冷中冷器翅片压降、流速和湍动能等均优于原始翅片。(3)根据水冷中冷器性能优势构建双循环冷却系统,参考装载机各热源的产热特点,构建新型水冷中冷双循环冷却系统以实现冷却液换热能力“共享”,通过仿真对比传统冷却系统和两种双循环冷却系统的差异,对装载机V型铲装作业工况和高速跑工况进行了场地试验,证实双循环冷却系统在体积和有效压力损失方面比传统冷却系统均有不同程度提升,在柴油机油耗方面基于水冷中冷器的双循环冷却系统低于传统冷却系统,节能效果优异。(4)对采用水冷中冷器的双循环冷却系统的装载机动力舱内热分布特点进行了仿真;根据动力舱内部特征,分析了不同冷却系统下动力舱内流场分布特点,指出了冷却空气分布不均匀性对散热器工作性能影响,为风扇叶片构型的优化和动力舱内各散热器的布置提供参考依据。