发动机缸盖水路分布测试系统研制

为了全面了解发动机冷却性能,本文研制了一套冷却水套内水路分布测试系统,实验装置为设计性能优良的冷却系统、为建立设计系统数据库,以及为确定评价设计系统优劣的指标和提供实验研究的手段,研究设计了一套缸盖上水孔流量测量系统,为缸盖内流场分布的数值模拟提供更准确的边界条件并可对各缸流量分布的合理性进行评价。     

降低车用6缸柴油机热负荷的研究

针对某车用6缸柴油机整机热负荷过高,气缸盖鼻梁区出现热裂等问题,进行了整机热负荷、气缸盖底部温度测量、气缸盖底面上水孔水流分布等试验研究和水套内三维数值模拟分析。结果表明:水散热器散热能力不足和冷却水流量偏小是导致该型柴油机热负荷过高的主要原因;气缸盖水套内水流不合理,仅有约12.22%的冷却水对气缸盖底部进行了有效的冷却,是气缸盖底部热负荷过高造成鼻梁区热裂的主要原因。基于此,提出了4种气缸盖结构改进方案,通过数值模拟和试验验证得出,改进方案一能使气缸盖底部流速提高1.68倍,气缸盖鼻梁区最高温度降低12.2℃。采用气缸盖改进方案在同时提高冷却水泵转速、改善水散热器能力,不仅可进一步改善气缸盖热负荷,使鼻梁区温度降低,而且还可较好地解决整机热负荷问题。     

某汽油机冷却水套三维CFD分析

鉴于冷却水的流动与传热会直接影响发动机的冷却效率,高温零件的热负荷,整机的热量分配和能量利用,使用计算流体力学(CFD)软件对某汽油机冷却水套进行三维CFD分析,得到了冷却水套内冷却液的流场、换热系数分布、压力损失以及流量分布等信息,计算结果表明:该机冷却水套中流速和换热系数均能满足设计要求;气缸盖3缸冷却效果好于其它两缸。     

多缸柴油机气缸盖冷却水道优化研究

本文通过模拟气缸盖水流分布试验,寻找水腔内部的水流死区或弱区,应用简易而实用的皮托管技术测试几种方案加以优化。试验结果表明:在第6缸喷油器水套处水流微弱;通过改进气缸盖局部流场措施及合理改变整体进水孔大小方案,均能达到预期效果。此次试验为解决气缸盖冷却问题、优化其水道结构提供了方案,同时也增加了对气缸盖有关冷却水道设计及内部流场的新认识。     

发动机气缸盖维修技术要领

缸盖是用来密封发动机机体缸孔的重要部件．与缸套共同形成燃烧室,气缸盖上有很多孔道,分别是水道．承担分配各缸冷却水的分布冷却：油道,是润滑发动机上部零部件的主要通道;气道,分别是进气道和排气道。气缸盖承受着活塞爆炸作功巨大的反冲力的,所以设计这些孔道时要合理分布,注意应力集中,制作过程中还要进行时效处理。     

某汽油机气缸盖热负荷分析

使用CFD软件通过建立的气缸盖、机体和冷却水套组成的耦合模型,采用直接流热耦合方法计算了某四气门汽油机气缸盖温度场。计算结果显示:气缸盖最高温度为234.1℃;气缸盖各缸燃烧室壁面温度分布不同,其中三缸燃烧室壁面温度较低。以此温度场为载荷,使用FEA软件计算了气缸盖热应力和热变形,结果表明,在只有热负荷作用时,气缸盖水孔附近存在着较大拉应力,最大值为90.0MPa;气缸盖最大热变形出现在各缸之间连接处,其值为0.386mm。     

应用直接耦合法模拟计算气缸盖、机体温度场

使用CFD软件建立了气缸盖、机体和冷却水套组成的耦合模型,采用直接耦合法计算了某3缸汽油机气缸盖、机体温度场。计算结果显示:气缸盖最高温度为223.8℃;气缸盖各缸燃烧室壁面温度分布不同,其中第3缸燃烧室壁面温度较低;机体最高温度为283.8℃,出现在第2缸、第3缸之间的连接处。且计算值与测量值吻合较好,最大误差为7.64%,这反映了直接耦合法在气缸盖、机体温度场数值模拟中有足够的精度。     

高功率条件下气缸盖的温度测试和改善冷却的数值模拟

在强化条件下对BFM1015柴油机气缸盖的温度场进行了试验研究,总结了气缸盖温度随负荷变化的规律及强化带来的问题.对冷却水腔进行了流动数值分析,发现冷却水对气缸盖火力面附近关键区域冷却效果较差且冷却效果不对称,在加大冷却水流量时更为显著.对原气缸盖冷却水腔进行了改进设计,通过改变局部结构和流场,改善了水流的对称性并提高了火力面附近关键区域的流速,在提高流量时延续了较好的效果.对改进后气缸盖的温度场进行了仿真计算,与原气缸盖的仿真结果进行了对比.结果表明,水腔改进后冷却水有效改善了气缸盖的冷却状况,柴油机负荷越大改善效果越明显.     

车用柴油机冷却水套的CFD分析

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,然后对其进行网格划分,用计算流体力学(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.总的来说,基本满足设计要求,但缸体水套存在局部流动死区,需作适当的改进.     

某小缸径柴油机气缸盖冷却水腔改进设计

针对某小缸径柴油机单体气缸盖在试验过程中出现的故障,对气缸盖冷却水腔结构进行了改进设计,改进后运用有限元法对水腔进行了CFD流体分析,验证了水腔结构的合理性,最后通过整机台架试验验证了气缸盖的可靠性。     

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。     

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。     

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。     

发动机缸盖冷却水套流场的分析及优化

利用CFD模拟计算软件fluent对汽油机缸盖冷却系统的流动和传热进行数值模拟,给出了汽油机气缸盖部分的冷却水腔内冷却液的流速分布、温度分布,为气缸体冷却水腔部分的优化改进设计提供了参考。根据计算结果对原机气缸体模型中不合理的地方作了相应的改进设计,在确保缸盖水腔内流动性能良好的前提下,改进设计后气缸盖内的流体流动和传热得到了较大的改善。     

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算，必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法，建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型，并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算，得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场；再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理，水腔内微涡和流动死区减少，缸套穴蚀减轻，此数值模拟方法是合理的。     

150单缸机试验台冷却系统流动与传热计算分析

基于Flowmaster软件建立了150单缸柴油机试验台冷却系统流动与传热模型,并在某大功率发动机上进行了验证。在此基础上分析得到了冷却水温度和流量、气缸套和气缸盖温度变化对冷却水总传热流量的影响规律,以及管道尺寸、壁面粗糙度、冷却水流量对冷却水流动总阻力的影响规律。     

发动机机体缸盖冷却水CFD模拟计算与分析

应用ANSYS CFX软件对某高强化重型发动机的机体、缸盖冷却水道进行了CFD模拟计算,分析了缸盖冷却水流量分布均衡性,考查了缸盖冷却水流动情况。并对网格数量和网格品质度等对模拟计算精度的影响进行了分析。研究表明,网格精度和网格数量对计算精度影响明显。     

某8缸中速柴油机冷却系统三相流固耦合传热分析

对某柴油机8缸整体冷却水套进行绝热流动模拟,得到冷却效果最差的一个缸及冷却液的流动边界条件;对该缸进行单缸气缸盖-冷却水套-气缸套流固耦合计算,得到了缸盖和缸套温度分布及水套流动及温度场情况;对该缸加入进、排气进行气-液-固三相流固耦合分析,得到缸盖温度场和水套温度场情况,与不考虑进、排气的情况以及与试验测得的工程数据的比较表明:考虑进、排气时的模拟结果更加接近试验值,说明该方法更符合实际情况。     

Comparison of a series of double chamber model with various hole angles for enhancing cooling effectiveness

Cooling of hot-section components of a gas turbine, such as combustor liners, combustor transition pieces (TP), and turbine vanes (nozzles) and blades (buckets), is a critical task as its effectiveness determines a turbine's lifespan and reliability. A model of a one-fourth cylinder is designed which could simulate the TP's structure and performance. Furthermore the paper presents the relationship between the angles of the hole, the orientations of the flow injection and the film-cooling effectiveness. Based on the heat-mass transfer analogy, the results of these experiments prove that the distribution of wall temperature and the effectiveness of cooling could be achieved through increasing inclination of coolant holes and coolant flow orientation. The series of experiments demonstrate that the angle of coolant holes and the angle of coolant flow are two of the most significant film-cooling parameters over a concave surface.     

1.5L汽油机气缸盖冷却水套的结构改进与分析

为了提高某1.5L自然吸气汽油机的经济性和降低排放,增加了EGR模块,使气缸盖冷却水套结构发生了变化。本文应用PRO/E三维软件和FIRE软件进行了该机气缸盖水套结构改进设计和数值模拟,得到了冷却液流速分布、换热系数分布、压力损失等信息。与现生产的气缸盖水套分析结果进行了对比,提出了缸盖水套结构改进措施,有效改善了气缸水套的换热能力和流量均匀性。