发动机缸体冷却水套的CFD分析与优化设计探析

现阶段,借助于软件对四缸汽油发动机械的冷却水套开展数值的模拟,经由分析模拟的结果,发现该款发动机的缸体冷却水套在设计过程中的确存有明显的缺陷,进而提出了一套缸体冷却的优化策略,并对这一优化的方案开展数值化模拟,结果显示,优化后缸体的冷却的实际效果有了一定程度的提高。本文运用CFD分析缸体冷却水套的全过程,进而不断地优化发动机缸体的水套结构,保障发动机具备相对理想的机内冷却条件。     

基于热机耦合分析降低气缸体顶面温度优化设计

发动机气缸体顶面的温度对缸垫的密封及可靠性有很大影响,为了降低气缸体顶面两缸之间的温度,对发动机水套进行了优化设计,通过CFD的方法对各方案的压力、流速和换热系数进行了对比,分析表明一种浅“V”形的水套结构在整机水套阻力增加不大的情况下,两缸间的水套流速增大到3m/s,换热系数达16000W/(m²K),通过热机耦合的方法对气缸体的温度进行分析,结果表明采用浅“V”形的水套,气缸体顶面的温度降低了14.21~23.76℃,为后续气缸体的结构设计提供了一定的参考。     

某四缸自然吸气发动机改三缸增压发动机的水套优化

介绍了某四缸自然吸气发动机改三缸增压发动机的水套优化过程。经过CFD模拟分析,并优化气缸垫水孔布置,得到了优化方案的速度场分布。与优化前比较,排气侧、火花塞孔周围以及缸体水套下部的水流速度有明显提高,适应了三缸增压发动机的高功率带来的冷却加强的要求。     

非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明：发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。     

产品分析某柴油发动机冷却水套CFD计算分析

应用HYPERMESH软件,对一款六缸柴油发动机缸体冷却水套的流场进行了数值模拟。通过对模拟结果进行分析,发现该款发动机缸体冷却水套设计存在一些不足之处,由此提出了一套发动机缸体冷却水套的结构优化方案,并对该优化方案进行了数值模拟。模拟结果表明,优化后缸体的冷却效果有所改善。可为指导该款发动机缸体冷却水套的结构优化设计及实验研究提供一定的参考依据。     

缸体水套开口设计对加工影响的实验分析

汽车发动机的缸体结构开口设计不同,会导致不同的缸体刚度,进而对缸孔在加工过程中的变形产生影响。通过有限元分析和统计过程控制分析相结合的方法,阐述水套开口结构与缸体强度的关系,通过研究发现,在水套开口区域增加加强筋能够减少缸孔加工过程中的变形,能够提高生产的合格率。     

某型号摩托车发动机冷却水套设计及改进研究

针对某型号摩托车发动机冷却水套模型,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析方法对该冷却水套的冷却性能进行分析,分析结果表明现阶段的此款水套设计存在排气口侧温度偏高,流速偏低,缸体和缸头位置压差大,压损严重的问题。通过理论计算表明缸体和缸头水套间的通道大小对其附近的流场影响很大,直接影响冷却性能。在此基础上对现有模型进行仿真优化,计算并调整靠近排气口的通道孔尺寸和位置,仿真结果表明修改后的水套实现了流速均匀,水套内温度分布均匀合理,进出口最大压差下降,压损得到改善,避免了水套内流动死区的存在;且分析改进后水套模型的散热性能和阻力系数表明优化方案满足初始散热要求,并能降低冷却水套内流动阻力损失,降低水泵的耗功,提高发动机的动力输出。     

汽油机横流冷却水套的优化设计研究

针对某小型增压强化三缸汽油机,通过采用挡板结构设计出了新型的横流式冷却水套,以加强对缸盖鼻梁区的冷却。采用三维流动数值模型对初步设计的横流水套结构进行了计算分析,研究发现:整体横流水套的换热效果良好,但是横流冷却水套整体压力损失过大,缸体水套局部流速分布不均匀。针对上述问题,提出了包括增加水套进出水口高度、布置导流结构及调整缸垫水孔和挡水板处水口等水套结构优化方法。改进后的水套整体压力损失减小为40.9kPa,各缸体上部冷却液流速分布更加均匀,从而为新型的横流式冷却水套的设计与应用提供一定的参考。     

某四缸发动机水套的热力学仿真分析

为了研究某四缸发动机水套的冷却性能,确保发动机运行时能够拥有较好的散热能力,使用了仿真软件Converge针对该水套模型进行CFD热力学仿真。仿真结果表明:在缸盖鼻梁区等关键区域冷却效果不明显,还需要进一步优化。     

基于UG的汽车发动机缸体三维建模的研究

汽车发动机缸体是一个很复杂的零件,建模设计工作量大.采用协同设计的方法,在分析其结构和铸造工艺的基础上,将发动机缸体分解成毛坯、缸孔芯和水套芯等子零件,通过UG软件进行子实体造型,最后通过布尔运算得到整个缸体的实体模型.该方法建立的模型精度高,数据准确,使用方便,减轻了设计者的劳动强度,提高了工作效率.     

基于正交试验的发动机冷却水套优化

为解决某四缸增压中冷柴油机工作过程中的过热以及冷却不均匀的问题,应用正交试验设计方法提出了9个水套结构改进方案,并分别进行了仿真分析,得到影响冷却水流速以及传热的主要结构因素,通过对缸盖上水孔和机油冷却器上、下分水孔的改进,缸体、缸盖以及各缸水套的流速和均匀性都得到了改善,流动不均匀性由15.42％降为11.38％,第4缸排气侧流速提高了0.1 m/s,为水套的优化设计提供了依据.     

基于流固耦合传热的摩托车发动机冷却水套优化设计

建立了摩托车发动机缸体与水套流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真。结果表明,水套对缸体的散热效果基本满足散热要求;但缸体缸套区域水套内的冷却水流速分布较差,存在比较大范围的漩涡和流动死区,导致缸套局部过热,周向温差过大,为此对分水孔进行了优化设计,基本消除了流动死区,显著提高了水套冷却效能,缸体主要区域的温度显著减低,缸套局部过热也得到很大缓解。     

汽油机冷却水套的仿真分析

冷却水套作为发动机冷却中的核心部件,在汽油机运行过程中应能提供稳定的、良好的冷却液来保证足够的冷却效果,为研究冷却水套的冷却性能,对某款增压式汽油发动机的冷却水套进行几何建模,进行了计算流体力学分析,评价其冷却指标,为后期结构优化提供数据支持。结果显示,冷却水套整体运行压力稳定,但第二、三缸缸盖区域、第四缸缸体区域冷却效果不足。     

基于CFD技术的发动机水套选型及优化设计

水套是发动机冷却系统的重要组成部分,良好的水套设计能够使得各缸冷却液分布合理,换热均匀。在水套设计过程中工程师常常面临多种水套方案的选型工作,因此明确各方案的流动特点是非常关键的工作。介绍了一起在发动机的正向开发中利用CFD手段确定水套流场及在此基础上进行水套优化选型的实例。     

某发动机铸铁缸体热负荷分析及优化

某发动机把缸体由铸铝切换成铸铁时,发现爆震严重,性能降低。建立了简化的缸体有限元模型,进行了热负荷分析,结果表明缸套内表面顶部缸间部位出现热量积聚现象,是诱发爆震的主要原因。对缸体水套进行了优化设计,并进行了热负荷分析,结果显示最高温度明显降低,缸套内表面上部温度普遍低于200℃,有利于爆震的抑制。根据缸体优化设计方式制造的新状态缸体样件在台架试验中证明爆震得到有效控制,动力油耗接近铸铝缸体的水平。     

基于CFD分析的发动机气缸垫水孔设计

在某三缸自然吸气发动机开发过程中,应用CFD分析软件对发动机的冷却水套的流场和温度场进行分析,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方案,避免冷却液在水套中出现低流区和高温区,有效提高发动机的冷却效果。     

直列四缸内燃机缸体加工工艺的探讨

<正>直列四缸发动机相对于V型发动机，缸体的缸孔中心排列于一直线平面内，称直列发动机。在当今车用中小排量汽车发动机中直列发动机占绝对优势。探讨直列四缸发动机的缸体加工工艺具有普遍意义。一、组合机床自动线生产线在我国汽车产业发展的初期，由国内机床厂制造的组合机床自动线，代表当时我国机床制造的水平，组合机床的特点是多主轴同步加工生产效率高，但是存在设计主轴箱布置主轴时，主轴与主轴之间距离受规定值的限制，只能大于规定值不能小于规定值，     

非道路四气门高压共轨柴油机缸盖机械负荷与热负荷分析

以非道路四气门增压中冷柴油机为研究对象,通过台架试验测试了不同工况下缸盖火力面温度场及冷却水套进出水口流量、温度等参数,建立了准确的整机有限元模型与冷却水套流动CFD模型,对冷却水套流场及缸盖热负荷进行仿真分析,优化了水套结构。仿真分析结果表明,缸盖的高温区域主要集中在各缸火力面区域,两排气门之间的鼻梁区热负荷较高,最高温度为337.5℃;由于流动不均匀,缸盖水套壁面的换热系数分布不均匀,差值为62 172 W/(m~2·K);缸盖预紧工况、热载荷工况、爆发工况下最大等效应力分别为242.72,301.25,300.43 MPa,最大应变分别为0.047,0.439,0.458mm,对缸盖强度与刚度影响最大的是所承受的热载荷;对缸盖水套结构进行优化,优化后换热系数均值由8 906 W/(m~2·K)升高到9 065 W/(m~2·K),且分布更加均匀,鼻梁区最高温度降低了9.12℃,各测点温度平均下降6～10℃;缸盖最大应力下降22.71 MPa,最大变形下降0.011 mm,优化效果显著。     

基于最小二乘法的四缸发动机缸体孔位置度测量方法

研究了缸体孔位置度误差的测量方法 ,建立了基于最小二乘法的缸孔位置度评定模型 ,并在此基础上研制了四缸发动机缸体孔位置度专用测量仪     

基于拓扑优化的六缸发动机缸体轻量化研究

对六缸发动机缸体进行了有限元分析,以体积比与第三缸最大爆发压力工况所受最大应力作为优化的约束函数,以柔度最小为目标,对缸体进行拓扑优化,使重量减轻了10%。优化结果为缸体结构设计、减轻发动机重量提供了良好的参考依据。