基于CFD的四缸柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的數(shù)值仿真與優(yōu)化分析.pdf

1、柴油發(fā)動機(jī)冷卻性能的好壞一直是制約著柴油機(jī)發(fā)展的重要因素之一，其發(fā)動機(jī)在正常工作時承受著很大的高溫?zé)嶝?fù)荷。發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)主要功用就是通過冷卻介質(zhì)在冷卻水套中的三維流動將發(fā)動機(jī)多余高溫?zé)崃繋ё?，確保發(fā)動機(jī)可以在一個適宜的溫度環(huán)境下工作。氣缸體作為承受發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷關(guān)鍵部位，其所能夠承受的強(qiáng)度和可靠性直接制約著整個發(fā)動機(jī)性能好壞。同時，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度過大、過小都會影響其冷卻效果，使其無法達(dá)到最佳的工作效果。既要防止高溫導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱

2、出現(xiàn)冷卻不足現(xiàn)象，也要避免發(fā)動機(jī)環(huán)境溫度很低的情況下（冬季或嚴(yán)寒地區(qū)）可能會發(fā)生的冷卻過度現(xiàn)象。因此，研究柴油發(fā)動機(jī)冷卻性能的好壞對改善其工作性能有著至關(guān)重要的影響。
　　本文以一款全柴公司最新自主研發(fā)的QC4F1四缸3.8升的柴油發(fā)動機(jī)為結(jié)構(gòu)模型，主要研究其冷卻水套和冷卻關(guān)鍵區(qū)域，如發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣處以及氣缸蓋鼻梁區(qū)（進(jìn)排氣門座以及氣門座和噴油嘴座之間區(qū)域）冷卻液流動狀況。文章通過三維建模軟件CATIA建立柴油機(jī)冷卻模型，利用數(shù)值仿

3、真分析軟件AVL FIRE模擬分析該模型的在一定流量的冷卻流動后，其冷卻流場的三維流場分布情況，通過分析流場分布情況，得到該模型是否存在冷卻不足現(xiàn)象，對于存在的冷卻不足區(qū)域，通過改進(jìn)模型結(jié)構(gòu)從而進(jìn)一步改進(jìn)其冷卻效果。本文主要的研究工作如下:
　　(1)利用數(shù)值模擬仿真的方法對發(fā)動機(jī)冷卻水套的仿真研究，了解、掌握冷卻水套的模型建立方法并利用三維建模軟件CATIA來建立發(fā)動機(jī)冷卻水套三維模型，通過三維CFD仿真軟件對已建立好的模型進(jìn)行

4、網(wǎng)格劃分和后處理工作。對仿真的結(jié)果進(jìn)行分析，分析冷卻液在發(fā)動機(jī)冷卻室套內(nèi)的流場分布情況。
　　(2)通過改善QC4F1發(fā)動機(jī)的模型結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到預(yù)期的冷卻效果，有效地改善了發(fā)動機(jī)汽缸體和氣缸蓋在“鼻梁區(qū)”的冷卻不足現(xiàn)象。在原機(jī)試驗(yàn)中加大冷卻液流量從而改善了因冷卻液流動不足或流動阻力帶來的不良效果。同時也證明了采用三維CFD仿真方法的可行性，以及試驗(yàn)驗(yàn)證的可靠性。
　　(3)總結(jié)數(shù)值模擬仿真的結(jié)果，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法，改善發(fā)