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。     

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。     

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。     

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.     

缸盖水套开裂分析及优化

针对某型增压柴油机缸盖水套开裂问题,通过断口、能谱、金相分析以及常规机械性能测试,结合失效区域的工作条件,得出疲劳开裂为热负荷与机械负荷共同作用导致的结论。在此基础上提出了改善水套流量分布,增加楔形加强筋的改进方案。有限元分析表明:改进后的缸盖疲劳安全系数提高了10%。优化后的缸盖已成功应用于该型国四、国五发动机上。     

汽油机水套的CFD优化分析

本研究采用CFD方法对汽油机的水套内流动换热特性进行了计算分析,并对水套结构进行了优化改进.计算结果表明:优化改进后的缸盖排气侧鼻梁区、缸体间鼻梁区的流速都达到了2m/s以上.从整体上看,优化修改后的水套换热能力得到了增强.     

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...     

4102型柴油机冷却水套CFD分析

发动机冷却水套的CFD分析是目前发动机缸体开发有效计算分析手段,具有开发准确性高、速度快的特点。在设计开发过程中,可以先不用制造实体样机,而是先通过CFD分析,进行缸盖水套的优化。尤其是在处理发动机热负荷较高的燃烧室及排气道周围有良好的冷却液流动。尤其在设计开发过程中,在没有样机水流试验数据的条件下,手段为发动机结构设计提供了强大的技术支持。本文利用CFD分析设计4102型柴油机发动机冷却水套,成功分析并优化了发动机缸盖的水套结构,保证在发动机热负荷,而压力损失相对较低。确定出了流动性较好且压降低的水套,确保了发动机有良好的机内冷却。     

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。     

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。     

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。     

集成排气歧管缸盖的设计与优化

研究集成排气歧管(integrated exhaust manifold,IEM)缸盖的技术特点,对IEM缸盖排气道的结构选型、水套流场分布及结构优化、排气道热应力分析及结构优化、排气系统和冷却系统的热管理优化以及IEM缸盖与发动机在排放与暖风性能上的优化匹配等进行系统的分析,制定IEM缸盖的设计和结构优化措施。试验表明,优化后的缸盖热负荷明显降低,排放、冷起动阶段暖风性能得到改善。     

增压发动机开式水套缸体缸孔变形优化的研究

随着汽车轻量化技术的逐步发展,目前大多数的发动机在设计时会采用铸铝缸体。增压机型在采用铸铝缸体时,一般会设计为开式水套,以便缸孔顶部能够获得更好的冷却效果来满足其高热负荷的要求。但由于开式水套的顶部为全开放式结构(相当于悬臂),所以在装配力、热负荷、爆发压力、活塞侧向敲击力等因素共同影响下,容易发生缸孔变形量大的问题。本文以一款增压机型的铸铝缸体(开式水套)为例,论证优化其缸孔变形量的方法。     

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。     

某增压发动机缸盖热机疲劳分析

我们针对增压发动机的缸盖热机疲劳破坏问题进行了系统模拟分析,通过对发动机全负荷-部分负荷-怠速工况的循环加载,系统地研究了缸盖在交变循环热载荷下的抗疲劳特性,并得出主要结论。首先位于缸盖水套内进排气气门之间的冷却液易产生泡核沸腾现象,影响缸盖该区域结构的散热性能;其次缸盖水套内进气气门倒角区域的疲劳安全系数低于设计限值,易产生疲劳裂纹,建议增大该区域倒角半径,同时增加该区域水套壁厚;最后缸盖上电热塞位置的累积塑性应变值最大,达到0.73%,但仍低于1%的安全限值。     

高功率密度船用柴油机冷却系统优化仿真分析

针对某高功率密度船用大功率柴油机开发设计过程中,缸内热负荷增加导致缸套等受热零部件温度过高的情况,对冷却水腔结构进行局部优化。采用数值模拟的方法对改进前后的流场和温度场进行了对比分析,结果表明:优化后的冷却系统使整体流动阻力减小3%的同时,明显改善了缸盖和缸套关键区域的温度和热负荷情况,其中缸盖排气阀座位置最高温度下降30℃,第一道活塞环位置缸套平均温度下降8℃。     

基于热流固直接耦合法的柴油机冷却水腔结构优化分析

针对495ZLQ柴油机原冷却水腔结构存在机体水腔周向流动不善,缸盖水腔后部及底部存在低流速区的问题,提出了三套改进优化方案。采用热流固直接耦合法分别建立机体-缸盖-缸套-缸垫-冷却水腔的整机流-固耦合传热模型,利用自适应网格划分技术进行网格划分,进行了不同柴油机工况下的数值模拟计算。研究结果表明:在不同工况下,方案3为最优方案;对于机体冷却水腔,采用双侧进水使得优化后的机体第一、第二缸排气侧冷却水流量比原机增大了约2.5倍,改善了机体水腔内冷却液的周向流动,降低了缸套内表面进排气侧的周向温差;对于缸盖,降低主喷孔高度及设计引流帽结构可以提高缸盖鼻梁区冷却液的流速,从而改善该处的热负荷状况。     

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。     

增压锅炉烟气发生器燃烧流场数值模拟与结构优化

本文采用数值模拟方法,对增压锅炉烟气发生器设计结构方案的燃烧流场进行数值分析,分析内部的流动规律以及原始设计中存在的问题。通过改进烟气发生器的几何结构,得出更加合理的流场分布,从而指导它的结构优化设计。数值计算结果表明,所采取的改进措施的效果明显,达到了优化增压锅炉烟气发生器燃烧段设计方案的主要目的。