车用柴油机冷却水套的CFD分析与优化

利用三维造型软件Pro／E对某一六缸柴油机冷却水套建立模型,并用CFD软件Fluent进行模拟计算,得到整机冷却水套内冷却液速度分布、压力损失以及各缸流量分布等信息。分析结果表明：缸盖水套虽满足设计要求,但缸体水套存在冷却不足、均匀性差的缺陷。改进方案的模拟分析表明,改进后缸体水套冷却更为均匀,流动性能比原机水套有明显的改善。     

欧-Ⅲ排放柴油机缸盖冷却水腔流动与传热的数值解析

本文利用CFD和FEM耦合计算的方法,较准确的确定缸盖冷却水腔的热边界条件,对普及型欧-Ⅲ排放柴油机的冷却水腔和缸盖温度场进行了模拟。文章对冷却水腔的整体流动均匀性和整机压力损失进行了分析评估,并对缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围冷却水腔的冷却情况进行了详细分析。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性和压力损失可以满足使用要求;流经火力面和排气道周围水腔的冷却液流量分配合理;缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围水腔冷却良好。     

基于CFD的柴油机冷却水套性能仿真分析优化

为保证柴油机可靠性和耐久性,必须进行有效冷却.冷却水套作为传热过程中的重要结构,直接影响柴油机的冷却效率和高温零部件的热负荷.本文对某四缸柴油机冷却水套进行了计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,分析了缸体和缸盖的关键区域流场状况,针对冷却液流速偏低的区域进行了优化...     

基于CFD的船用柴油机缸体水套设计

利用数值模拟对6170型船用柴油机的冷却水套进行了冷却性能研究,优化设计了缸体冷却水套.对原机缸体冷却水套内冷却水的流场分布、冷却水套内壁面换热系数、各缸冷却均匀性和压力损失进行了分析.计算结果表明：原机缸体水套上部存在冷却强度不足、冷却均匀性差的缺陷,不能满足缸套冷却要求.通过计算提出了提高缸体上部冷却强度及改善冷却均匀性的优化设计方案,从而满足了气缸套的冷却需要,确保了发动机工作的可靠性.     

车用柴油机冷却系统的CFD分析

利用计算流体力学商用软件FLUENT对CA498柴油机的冷却水套进行了模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场，传热系数分布和压力损失。水套总压力的计算结果为40kPA。气缸盖水套保证水流速度高于0.5m/s，冷却良好。气缸体水套结构需要改进，以清除局部冷却液死区，进一步改善冷却均匀性。机油冷却器冷却水腔的流动保证了足够的传热系数。     

发动机冷却水套设计及改进

针对某发动机设计了冷却水套并运用三维数值仿真技术对该水套冷却性能进行仿真分析发现,缸盖排气侧高温区的流场分布极不均匀,冷却液未能实现对缸体的完全绕流冷却,缸体水套存在局部低流速区。进一步分析发现,分水孔对流场分布具有很大的影响,并据此修改分水孔方案。仿真结果表明:改进方案缸盖高温区流场分布比较均匀,冷却液也实现了对缸体的完全绕流冷却,消除了原水套中的低流速区,高温区局部平均流速1.7 m/s,传热系数12 000 W/(m~2·K),水套平均流速大于0.5 m/s,冷却性能得到了改善。最后分析了金属纳米流体的强化换热效果,结果表明:浓度5%的铜水纳米流体局部传热系数比纯水提高了41%,效果明显的同时所需泵功也有所增加。     

车用柴油机冷却系统的优化设计

在柴油机设计开发过程中,考虑到热负荷高、各缸孔间冷却均匀性差、缸盖鼻梁区出现热裂等现象的出现,本文对整机冷却水流速与换热进行模拟分析。通过模拟计算分析,得出冷却水在缸体进气侧从第一缸向第四缸流动过程中,流速与换热系数明显下降,这将会引起柴油机热负荷高、冷却均匀性差;喷油器和气门周边区域换热系数低,这将会是缸盖鼻梁区热裂的主要成因。针对上述设计开发过程中首先要考虑的潜在影响因素,本文提出了缸体水套设计优化方案、缸盖垫片优化设计方案;通过模拟计算的手段,得出本文提出的冷却系统优化设计方案,通过该方案的实施,有效降低产品设计完成后热负荷高、冷却均匀性差以及缸盖鼻梁区热裂等潜在失效风险。     

车用柴油机冷却系统的优化设计

在柴油机设计开发过程中,考虑到热负荷高、各缸孔间冷却均匀性差、缸盖鼻梁区出现热裂等现象的出现,本文对整机冷却水流速与换热进行模拟分析.通过模拟计算分析,得出冷却水在缸体进气侧从第一缸向第四缸流动过程中,流速与换热系数明显下降,这将会引起柴油机热负荷高、冷却均匀性差;喷油器和气门周边区域换热系数低,这将会是缸盖鼻梁区热裂的主要成因.针对上述设计开发过程中首先要考虑的潜在影响因素,本文提出了缸体水套设计优化方案、缸盖垫片优化设计方案;通过模拟计算的手段,得出本文提出的冷却系统优化设计方案,通过该方案的实施,有效降低产品设计完成后热负荷高、冷却均匀性差以及缸盖鼻梁区热裂等潜在失效风险.     

六缸柴油机冷却系统流动与传热的数值模拟研究

冷却水的流动与传热直接影响柴油机的冷却效率、高温零件的热负荷、整机的热量分配和能量利用。在冷却系统传热计算时，利用流固耦合的方法，较为准确地确定了缸体水套的传热边界条件。采用CFD商用软件STAR—CD对直列六缸柴油机的冷却系统的流动与传热进行三维数值模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场、换热系数及压力场分布，为柴油机冷却水腔的优化设计提供了理论依据。     

增压汽油机水套流场结构分析及优化

汽油机小型化、增压化增加了整机热负荷强度,对冷却水套的设计提出了更高的要求。在某增压汽油机水套开发过程中,探索了一些新的分析设计思路:从总体估计水套的流动趋势,识别流动关键流动通路;逐个单独连通关键缸垫上水口,通过考察水套流场,观测关键流动通路的流量分配,找出水套流场的规律;根据水套流场的规律,针对性地进行结构优化,调整关键流动通路的流量分配比例,使之趋于更均衡更合理。进行水套工况模拟及缸体缸盖热负荷模拟,通过水套表面HTC分布与缸体缸盖温度分布对比证明了水套优化及分析设计思路的合理性和有效性。     

基于三维CFD技术的发动机冷却水套流动分析

利用计算流体力学软件对发动机冷却水套流动进行了三维数值模拟研究.研究结果表明:平均流速大于0.5m/s时,气缸体水套内表面的上部平均流速和换热系数均比下部高;缸盖火力面冷却效果较好,换热系数高于10kW/(m~2·K),流速大于1.0m/s,但冷却效果欠均匀;总压力降为38.2kPa;上水孔的布置和尺寸使缸盖下层的各火力面有较好的冷却效果.     

BFM1015柴油机气缸盖的改进设计和试验研究

建立了BFM1015柴油机气缸盖进气道和冷却水腔的改进设计模型,对进气道的流通特性进行了试验对比和冷却水腔的流场分析对比,完成了气缸盖改进模型的砂芯快速成型和铸造加工。在单缸柴油机试验台上对改进设计的新气缸盖进行了试验研究并和原气缸盖的试验结果进行了对比分析。结果表明:安装新气缸盖的单缸柴油机在高转速时燃油消耗率比安装原气缸盖时明显降低,降幅最高达到7g/(kW.h);在相同负荷下,新气缸盖火力面的温度比原气缸盖显著下降,在排气门鼻梁区温度下降最明显,最高下降61.8K;新气缸盖的传热能力比原气缸盖提高约50%。     

某4缸乘用车柴油机冷却水套的设计优化

介绍了长城汽车研发的一款高性能"2.0VGT"柴油发动机冷却水套的设计优化过程,该发动机在进行可靠性试验过程中发现缸盖第1缸鼻梁区存在裂纹,导致冷却水渗入燃烧室发生失火。经过CFD模拟分析,采用优化垫片水孔结构,调整水孔上水量,得到优化后方案整体压力场,局部速度、对流传热系数、温度场的分布等均比优化前有明显改善。特别是优化后方案提高了缸盖第1缸鼻梁区(排气道与喷油器之间水路)冷却水的流速,避免了鼻梁区由于热负荷较大而导致的结构断裂问题。     

船用柴油机多缸流动不均匀性的数值模拟与优化

采用数值模拟方法建立整机冷却水腔三维模型,研究大型船用柴油机的多缸流动不均匀性问题。分析了进出口位置和不同进口流量对流量不均匀度的影响。结果显示:冷却水腔进出口位置对各缸不均匀性有较大影响;进口位置布置于V型机端面中部,且出口位置靠近机体轴向中部,均有利于使各缸压力损失均匀并提高进水均匀性。对原冷却水腔结构优化后,流量不均匀度从7.10%下降至3.91%;各缸流量不均匀度基本不随进口流量的增加而变化;且A、B两列气缸流量基本一致。     

四气门车用柴油机进气道设计及试验评价

分析了车用柴油机应用四气门缸盖的优点,对某重型车用柴油机设计了长切向短螺旋组合进气道并进行了进气模拟计算。结果表明:双进气道方案局部流动阻力小,在上止点附近有较高的平均流速。对两种形式的长切向短螺旋组合进气道缸盖进行了稳流试验评价对比,试验证明,带鼻梁的长切向短螺旋组合进气道具有良好的充气和气流组织效果。     

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。     

计算流体力学在发动机冷却水套设计中的应用

针对某三缸发动机在试验中出现的“拉缸”现象,应用STAR-CD软件对该机冷却水套中的流场和温度场进行分析,发现水套中存在大范围的低流速区和高温区,通过调整气缸垫中机体通往缸盖分水孔的大小和分布设计了改进方案,利用STAR-CD软件分析得到了最终的优化方案。