重載車用柴油機(jī)缸蓋內(nèi)冷卻水流動分析及強(qiáng)化傳熱研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)升功率的大幅提高，柴油機(jī)的冷卻問題變得越來越突出，成為制約柴油機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。 本文以YC6M360系列柴油機(jī)為研究對象，針對其冷卻能力不足、氣缸蓋鼻梁區(qū)出現(xiàn)熱裂、冷卻水經(jīng)常開鍋等問題，開展了整機(jī)熱負(fù)荷、整機(jī)水流分布、氣缸蓋熱負(fù)荷和氣缸蓋水流分布等試驗以及冷卻水套內(nèi)冷卻水流動與傳熱的數(shù)值模擬研究。 對該型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的匹配和氣缸蓋冷卻水套的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，結(jié)果表明，各種優(yōu)化設(shè)計方案能較好的提高

2、該機(jī)整機(jī)及氣缸蓋的冷卻能力，從而降低了該機(jī)整機(jī)熱負(fù)荷和氣缸蓋熱負(fù)荷，較好的解決了該機(jī)所出現(xiàn)的氣缸蓋鼻梁區(qū)熱裂、冷卻水經(jīng)常開鍋等故障。 在發(fā)動機(jī)冷卻水流動模擬中，本文提出“如試驗結(jié)果缺乏，可以利用不同的軟件進(jìn)行數(shù)值模擬來驗證另一軟件的數(shù)值模擬結(jié)果，只要模擬結(jié)果差異較小，就可認(rèn)為該模擬結(jié)果是正確的”這一新的驗證方法。針對使用FIRE軟件進(jìn)行的柴油機(jī)出水管內(nèi)冷卻水流動數(shù)值模擬，分別使用傳統(tǒng)的試驗驗證方法和用另一軟件Fluent 進(jìn)行數(shù)

3、值模擬驗證的方法進(jìn)行了驗證。驗證結(jié)果表明：新的驗證方法可用于驗證另外的軟件的數(shù)值模擬結(jié)果。 利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行了基于正交實驗設(shè)計的上水孔擾流強(qiáng)化傳熱的研究，分析了全新設(shè)計的氣缸蓋冷卻水套中上水孔2和上水孔3 不同直徑對氣缸蓋內(nèi)各區(qū)域?qū)α鲹Q熱系數(shù)（HTC）的影響，并針對不同指標(biāo)得出兩個上水孔直徑的最佳組合方案。 隨后，提出了“氣缸蓋內(nèi)各區(qū)域的整體流速可看成是某上水孔不存在時該區(qū)域的整體流速和該上水孔存在時對該區(qū)域的整體流

4、速貢獻(xiàn)的疊加”，以及“上水孔對各區(qū)域HTC的貢獻(xiàn)包括因上水孔內(nèi)冷卻水流動而引起該區(qū)域內(nèi)流速變化對HTC的貢獻(xiàn)和湍動變化對HTC的貢獻(xiàn)”的分析方法。并基于此方法，成功地分離出各上水孔直徑時流經(jīng)其中的冷卻水在各區(qū)域的擾流對該區(qū)域的HTC的強(qiáng)化程度，為上水孔的擾流設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。 進(jìn)行了氣缸蓋沸騰傳熱研究。通過數(shù)值模擬，對比了考慮冷卻水沸騰和不考慮冷卻水沸騰時氣缸蓋底部換熱系數(shù)的變化。另外，也對比了不同沸騰模型時換熱系數(shù)的變化，為