增壓中冷柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的一維-三維傳熱分析.pdf

1、隨著柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性的提高，其熱負(fù)荷問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，成為制約其發(fā)展的因素之一。因此對(duì)于增壓中冷柴油機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)與傳熱研究已經(jīng)成為柴油機(jī)設(shè)計(jì)制造的重要內(nèi)容。由于柴油機(jī)冷卻水套結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，目前的實(shí)驗(yàn)只限于宏觀溫度與流量的分析，難以進(jìn)行內(nèi)部冷卻水流動(dòng)的細(xì)節(jié)考察。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，一維/三維的數(shù)值模擬已經(jīng)逐步成為柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要手段。
　　 本文以某款四缸中冷增壓柴油機(jī)為研究對(duì)象，并基于有限元體積法進(jìn)行

2、了冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。不但考慮了固體與固體之間的耦合傳熱，也考慮了流體與固體之間的耦合傳熱與流動(dòng)。首先運(yùn)用Pro/E三維造型軟件建立氣缸蓋、機(jī)體、氣缸套和氣缸墊的柴油機(jī)裝配模型，其次采用整體劃分的方式同時(shí)生成固體域和流體域的網(wǎng)格。然后利用柴油機(jī)工作過(guò)程仿真和臺(tái)架性能實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)確定燃?xì)鈧?cè)的邊界條件。最后基于直接耦合法對(duì)該模型進(jìn)行了標(biāo)定工況下的穩(wěn)態(tài)傳熱分析，得到了冷卻水腔內(nèi)速度、壓力、傳熱系數(shù)及主要受熱零部件的溫度分布情況。發(fā)現(xiàn)原機(jī)

3、存在氣缸蓋進(jìn)排氣側(cè)流速不均、鼻梁區(qū)主噴孔流量不均、機(jī)體排氣側(cè)的下部區(qū)域流速較低以及缸間翻水孔處出現(xiàn)漩渦現(xiàn)象等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題提出了改進(jìn)方案。采用機(jī)體雙側(cè)進(jìn)水方式，增加了機(jī)體進(jìn)排氣側(cè)冷卻水流動(dòng)的均勻性。翻水孔的去除消除了由于冷卻液互相撞擊而產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象。上水孔的優(yōu)化使得主噴孔的流量較原機(jī)得到了提高，同時(shí)各缸鼻梁區(qū)流動(dòng)更加的均勻。利用系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster建立了改進(jìn)后柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的一維模型，并進(jìn)行了標(biāo)定工況下的穩(wěn)態(tài)熱平衡分析