170F汽油機(jī)冷卻系統(tǒng)CFD分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、我國通用小型汽油機(jī)產(chǎn)量逐年增加，已經(jīng)成為世界最大通用小型汽油機(jī)產(chǎn)銷國之一，但是我國大部分通用小型汽油機(jī)存在工作熱負(fù)荷過高，散熱不足且不均勻等問題，導(dǎo)致整機(jī)溫度偏高，汽油機(jī)進(jìn)氣量減少而性能下降，消聲器過熱及表面溫度偏高，安全要求不過關(guān)。因此開展通用小型汽油機(jī)冷卻系統(tǒng)研究來提高汽油機(jī)綜合性能有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文從降低通用小型汽油機(jī)熱負(fù)荷，改善其工作可靠性方向著手，以170F汽油機(jī)冷卻系統(tǒng)為研究對(duì)象，為其散熱量、冷

2、卻空氣所需量、風(fēng)扇結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了數(shù)學(xué)模型，方便原機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)校核及優(yōu)化方案設(shè)計(jì);同時(shí)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)隨機(jī)油溫度變化的試驗(yàn)以及標(biāo)定工況下冷卻空氣流速測(cè)量試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了初步分析，并為CFD計(jì)算分析提供了部分邊界條件;另外根據(jù)CFD理論，使用Pro/engineer、Hypermesh、Fluent、Tecplot等軟件工具，建立了冷卻系統(tǒng)包括氣缸蓋、導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)扇、擋風(fēng)板、氣缸體等零部件三維實(shí)體及計(jì)算域模型，模擬計(jì)算出冷卻系統(tǒng)流動(dòng)

3、與傳熱模型，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，并將模擬計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，總結(jié)出四個(gè)存在的問題:原機(jī)在標(biāo)定工況下風(fēng)扇供風(fēng)量偏小，冷卻強(qiáng)度不夠;導(dǎo)風(fēng)罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致氣缸蓋和氣缸體冷卻風(fēng)分配比例不當(dāng)，而且部分冷卻風(fēng)在導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)死區(qū)有較大能量損失，導(dǎo)致風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻風(fēng)利用效率不高;氣缸蓋鼻梁區(qū)溫度過高，火力面溫度分布不均勻，溫度梯度較大，影響氣缸蓋機(jī)械強(qiáng)度和耐久性;原機(jī)冷卻風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理，冷卻鼻梁區(qū)的冷卻風(fēng)道橫截面積較小

4、，流速和流量不夠，并且冷卻風(fēng)導(dǎo)向性不好，導(dǎo)致氣缸蓋表面冷卻風(fēng)分配不合理，冷卻不均勻。
　　 針對(duì)原機(jī)存在的問題，本文提出了以下優(yōu)化方案:改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)參數(shù)，增加冷卻風(fēng)量;優(yōu)化導(dǎo)風(fēng)罩結(jié)構(gòu)，改變蝸殼擺置方向，以匹配氣缸體空間位置;更改氣缸蓋風(fēng)道結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大鼻梁區(qū)流通截面，增加冷卻風(fēng)道一處擋風(fēng)板，合理引導(dǎo)冷卻風(fēng)。最后對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了計(jì)算和試驗(yàn)校核，驗(yàn)證了其在保證適量冷卻風(fēng)流量的情況下，能達(dá)到冷卻流場(chǎng)分布合理，氣缸蓋溫度場(chǎng)分布均勻，熱負(fù)荷降