增壓中冷柴油機冷卻系統(tǒng)的一維-三維傳熱分析.pdf

1、隨著柴油機動力性、經(jīng)濟性和排放性的提高，其熱負荷問題愈來愈嚴(yán)重，成為制約其發(fā)展的因素之一。因此對于增壓中冷柴油機內(nèi)部的流動與傳熱研究已經(jīng)成為柴油機設(shè)計制造的重要內(nèi)容。由于柴油機冷卻水套結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，目前的實驗只限于宏觀溫度與流量的分析，難以進行內(nèi)部冷卻水流動的細節(jié)考察。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，一維/三維的數(shù)值模擬已經(jīng)逐步成為柴油機冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要手段。
　　 本文以某款四缸中冷增壓柴油機為研究對象，并基于有限元體積法進行

2、了冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。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。首先運用Pro/E三維造型軟件建立氣缸蓋、機體、氣缸套和氣缸墊的柴油機裝配模型，其次采用整體劃分的方式同時生成固體域和流體域的網(wǎng)格。然后利用柴油機工作過程仿真和臺架性能實驗相結(jié)合的方法來確定燃氣側(cè)的邊界條件。最后基于直接耦合法對該模型進行了標(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

3、存在氣缸蓋進排氣側(cè)流速不均、鼻梁區(qū)主噴孔流量不均、機體排氣側(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)象等問題。針對這些問題提出了改進方案。采用機體雙側(cè)進水方式，增加了機體進排氣側(cè)冷卻水流動的均勻性。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得到了提高，同時各缸鼻梁區(qū)流動更加的均勻。利用系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster建立了改進后柴油機冷卻系統(tǒng)的一維模型，并進行了標(biāo)定工況下的穩(wěn)態(tài)熱平衡分析