雙對置式柴油機缸套溫度場研究.pdf

1、隨著發(fā)動機技術的不斷發(fā)展與能源環(huán)境問題的日益嚴峻，雙對置式發(fā)動機(OPOC，Opposed Piston Opposed Cylinder)體積小、質(zhì)量輕、能耗低、排放低，擁有更高的功率密度，在燃油經(jīng)濟性、尾氣排放和制造成本上具有較大優(yōu)勢，近年來得到了廣泛關注。高功率密度必然伴隨高的熱負荷，因此OPOC發(fā)動機的缸套、缸蓋、活塞等關鍵部件的熱負荷問題一直備受關注。本文以某雙對置式柴油機為研究對象，通過試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，對該發(fā)

2、動機的冷卻水腔與缸套進行了流動分析和溫度場研究。
　　首先應用粒子圖像測速技術(PIV，Particle Image Velocimetry)對該發(fā)動機冷卻水腔內(nèi)的流體流動情況進行了試驗測試分析。從發(fā)動機整機中提取出冷卻水腔三維結(jié)構(gòu)并進行相應簡化，采用石英玻璃和亞克力材料進行了可視化測試模型的加工。搭建了冷卻水腔的PIV測試臺架，選取三個測量截面，在5種不同的冷卻水流量下，對速度場進行了實驗測量。同時利用FLUENT軟件進行了與之

3、對應的冷卻水腔流場的數(shù)值模擬計算。通過對測量截面上的流場分布及壓力分布的計算結(jié)果和試驗結(jié)果的對比分析，獲得了合適的計算求解模型，利用該計算模型分析了冷卻水腔內(nèi)部流場的流動規(guī)律。隨后將其應用于該發(fā)動機實際冷卻水腔的流動傳熱計算當中，為缸套溫度場計算提供精確的水側(cè)邊界條件。
　　其次對該發(fā)動機缸套進行了測溫試驗以及溫度場的數(shù)值計算分析。試驗過程中，結(jié)合缸套的結(jié)構(gòu)特點，在其水側(cè)壁面處選取了5個溫度測點，打孔并布置了熱電偶，連接線從水腔入

4、口引出，測量了升功率為30kW/L時不同工況下的缸套水側(cè)溫度。同時采用全仿真模擬方法分析了缸套的溫度場分布。全仿真模擬計算中，缸套燃氣側(cè)的熱邊界條件利用GT-SUITE軟件進行一維熱力循環(huán)計算獲得，冷卻水側(cè)邊界條件利用ABAQUS軟件與FLUENT軟件進行缸套與冷卻水腔的流固耦合計算獲得，過程中考慮沸騰傳熱，最終獲得缸套溫度場分布規(guī)律。將不同工況下缸套測點試驗溫度與計算結(jié)果進行了對比分析，兩者分布規(guī)律相同，溫度值最大計算誤差為6.3％，