風(fēng)冷式汽油機缸蓋流固耦合傳熱分析及優(yōu)化.pdf

1、氣缸蓋在發(fā)動機的工作過程中起到很重要的作用，它的散熱性能直接影響到發(fā)動機的工作可靠性。如果缸蓋散熱不足，將導(dǎo)致它的結(jié)構(gòu)強度大幅下降。缸蓋散熱不均勻，將導(dǎo)致缸蓋上的溫度梯度過大，從而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力而發(fā)生熱裂。因此對缸蓋的散熱性能進行研究，具有較大的意義。
　　 本文的研究對象是某款風(fēng)冷式汽油機的缸蓋。本發(fā)動機經(jīng)過長時間的運轉(zhuǎn)之后，缸蓋容易發(fā)生過熱，導(dǎo)致整機的使用壽命大為降低。為了研究它的散熱過程，本文對缸蓋周圍的冷風(fēng)進行CFD分

2、析，并對缸蓋和冷風(fēng)進行流固耦合穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值計算，得出冷風(fēng)的速度場和缸蓋的溫度場分布結(jié)果。為了測量缸蓋的溫度場分布，本文建立了一個試驗平臺。它采用多普勒熱成像儀對缸蓋的溫度場進行測量，測量的方法比較簡便，測出的結(jié)果也很精確。最后把試驗測量與仿真計算的溫度場結(jié)果進行對比，吻合度較高。證明了流固耦合穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值計算是正確的，這也為缸蓋的熱預(yù)估提供了參考。
　　 本文對缸蓋上的散熱翅片進行優(yōu)化，以強化它的散熱性能。通過增大翅片的散熱面積

3、，提高它的散熱量。缸蓋上的外筋板處于翅片的根部，阻擋了氣流掃掠翅片根部和筋板后側(cè)的缸壁。因此，在不影響缸蓋結(jié)構(gòu)強度的情況下優(yōu)化外筋板，以提高翅片根部和筋板后側(cè)缸壁的散熱性能。
　　 本機缸蓋在工作過程中，冷風(fēng)無法掃過火花塞安裝孔處的高溫壁面，導(dǎo)致該處散熱不足。因此，需要在火花塞的安裝孔處開通散熱風(fēng)道，對其強制通風(fēng)冷卻。本文總結(jié)了風(fēng)道設(shè)計的基本原則，設(shè)計了六種不同結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)道。對比分析了它們之間的散熱性能，然后選取散熱性能最佳的