发动机冷却水流动的数值模拟

本文介绍了发动机冷却水流动的控制方程和数学模型以及方程的离散化和离散方程求解的数值模拟计算方法，综述了国内外发动机冷却水流动的数值模拟研究现状和发展趋势。     

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。     

发动机冷却系统流固耦合稳态传热三维数值仿真

为解决发动机传热计算时冷却水与缸套、机体之间的流动与传热耦合边界问题，建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体三维流固耦合系统，并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能，把单个零件的传热外边界条件处理成内边界，使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例，用有限元分析软件ANSYS对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真，得到了耦合系统的温度场和流场云图。与标定工况下活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析，结果表明：仿真结果与实测数据吻合较好，误差控制在8％以内。由此说明应用流固耦合仿真方法可以较好地模拟发动机稳态传热。     

方形燃烧室空气运动特征探讨

本文用水模拟可视化和三维数值模拟的方法研究了柴油机方形燃烧室中空气运动的特征，探讨了这种燃烧室可使喷雾和空气运动在较大的发动机转速范围内获得良好匹配的原因。流动显示可给出直观的流谱，三维数值模拟则可给出不易由直接测量得出的参数分布，供研究者参考。     

二冲程发动机换气过程的有限体积法数值模拟

采用有限体积法开发了在任意欧拉-拉格朗日（ALE）框架下三维非定常流体流动的数值模拟程序。利用该程序对二冲程发动机换气过程中的气体流动情况进行了数值模拟，并给出了二冲程发动机工作过程中不同曲柄角度时的气流速度分布，结果显示该程序对于定量研究工程技术问题中复杂几何体内的流体流动，有着良好的普适性和实用性。     

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。     

方形燃烧室空气运动特征探讨

本文用水模拟可视化和三维数值的方法研究了柴油机方形燃烧室中空气运动的特生，探讨了这种燃烧室可使喷雾和空气运动在较大的发动机转速范围内获得良好匹配的原因，流动显示可给出直观的流谱，三维数值模拟则可给易由直接测量得出的参数分布，供研究者参考。     

发动机水流分布试验研究

气缸盖内冷却水的合理分布,有利于降低气缸盖内热负荷,改善各缸工作均匀性以及缸盖可靠性,提升冷却系统效率.进行气缸盖上水孔水流分布的试验研究,也可为气缸盖内冷却水流动数值模拟提供边界务件或者流场的试验验证.本文通过压差法,基于皮托管原理,实现了对某柴油机气缸盖每缸各上水孔冷却水流量的测量,分析了发动机各缸冷却水流量分布均...     

4BTAA柴油机螺旋进气道三维数值模拟

以未简化的实际发动机产品气道为研究对象，使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道，气缸流动的三维数值模拟计算，模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况，气道性能评价参数(流量系数和气流扭矩)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好，研制出的气道已用于达欧Ⅱ排放标准的4BTAA从柴油机中，数值模拟精度表明，气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据。     

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.     

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。     

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.     

小型航空活塞发动机起飞工况冷却水道流场及冷却特性分析

发动机缸盖冷却的研究对于提高发动机工作可靠性和发动机综合性能具有重要的意义。根据某型小型航空活塞发动机研发的需要,利用CFX软件对发动机起飞工况下冷却水道流场及其冷却特性进行了仿真研究,分析了缸内极端高温时冷却水道和缸盖的安全区域,对不同海拔高度标准环境温度起飞工况下冷却水道流场及冷却特性进行了分析。研究结果表明,该型航空活塞发动机缸盖冷却水道的设计基本能够满足发动机的冷却要求,但缸盖冷却水道的结构还有进一步改进空间。     

飞机发动机水洗项目节能量核算方法研究

介绍飞机发动机水洗节能项目节能量核算方法,分析常规节能量核算方法的不足。阐述Delta FF曲线法的基本原理,并采用实际数据演示了Delta FF曲线法的计算过程。通过两个航空公司的该类项目节能率的对比,说明Delta FF曲线法节能量核算方法对于飞机发动机水洗项目的适用性。Delta FF曲线法具有计算准确,可操作性强的优点,为准确方便地计算水洗项目节能量提供了一种新的方法。     

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

运用计算流体力学的方法,采用多孔介质模型对凝汽器水侧流场进行了数值模拟.从计算所得三维流场可清楚地掌握影响凝汽器工作的重要因素：该凝汽器进口水室漩涡的存在使流动阻力增加,流动恶化;高速流体集中于水室中心区域,会影响换热器的换热性能.其整体阻力特性与试验数据吻合较好,表明该模型和计算方法正确.解决了凝汽器水侧数值计算建模的困难和网格数量问题,为动力装置冷却水系统整体的数值模拟提供基础.图6参5     

一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型

基于VC 6.0开发了一种单相流沸腾传热模型,通过引入空泡份额的概念将沸腾发生时的流场看作一个气液均匀混合的单相流,从数学上对该模型进行了描述并介绍了模型的数值实现方法。通过与实验结果的对比,表明模型适用于缸盖冷却水腔内沸腾传热计算。实验和计算结果还表明,压力对沸腾传热的影响较为明显。最后以226B型发动机水腔为工程应用对象,计算出了水腔内的空泡份额分布和水腔内的流度分布情况。     

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。