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。     

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。     

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.     

发动机活塞捣缸故障的诊断分析

从缸套与缸体的配合精度、散热冷却、活塞组与缸套的装配 ,分析了活塞捣缸故障发生的原因     

发动机活塞捣缸故障的诊断分析

从缸套与缸体的配合精度、散热冷却、活塞组与缸套的装配,分析了活塞捣缸故障发生的原因。     

某发动机缸盖水套气蚀故障分析

某款发动机在开发初期,道路试验过程中出现排气冒白烟的现象,拆机查看后,认定是冷却液在缸盖内流动分布不合理引起发动机局部过热,进而缸盖局部形成核态沸腾,导致缸盖水套气蚀剥落,发动机冷却水进入燃烧室,出现排气冒白烟。本文针对水套冷却液流动分布不合理这一因素,运用仿真计算预测水套冷却液的流动分布,并为此水套进行优化设计,为问题的解决提供参考依据。     

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。     

水冷盘式制动器散热结构优化

为提高水冷盘式制动器散热性能,基于强化对流传热原理,通过添加扰流柱对制动器散热结构进行优化,设计了4种扰流柱散热结构,运用CFD方法模拟制动盘流固耦合传热过程,采用Fluent软件进行热流固耦合仿真计算,获得制动盘温度特性和换热特性以及流动阻力特性,并使用综合性能评价因子对不同扰流柱散热结构进行评价。结果表明:通过在安装盘水槽内添加扰流柱可以有效地提高水冷盘式制动器的散热效果;在相同的工作条件下,正三角形扰流柱散热结构的盘面温度最低,平均努塞尔数与流动阻力最高,其综合散热性能较圆形、椭圆形以及水滴形扰流柱散热结构分别提高了3.4%,2.4%和4.4%,较无扰流柱散热结构提高了6.7%,正三角形扰流柱散热结构具有更好的综合散热性能。研究结果为水冷盘式制动器散热结构的优化设计提供了参考。     

空压机冷却水道仿真分析及改进设计

为解决空压机缸盖及缸体顶面温度过热问题,基于流固耦合传热理论,建立了内部流场数值计算模型。仿真结果表明:空压机冷却水道设计不合理,缸体处冷却液流量较少,未得到充分换热,导致缸体顶面及缸盖底面温度较高。通过改进冷却水道结构,提高缸体顶面处冷却液流量,缸体顶面处温度由383.3 K降低至374.1 K;缸盖处温度由379.4 K降低至373.9 K,解决了空压机整体过热的问题.     

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。     

柴油机缸盖冷却水腔三维流动数值模拟分析

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象,采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量,并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况, 为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据,从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求;流经各缸的冷却液流量分配合理;“鼻梁区”冷却效果较好,且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化,可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。     

汽车发动机冷却水套清洗工艺研究

对发动机缸盖冷却水套清洗工艺进行了仿真优化研究。针对发动机缸盖水套进行逆向建模,获得发动机缸盖水套流域模型,制定不同的发动机水套清洗工艺方案并进行流体仿真,获得优化的水套清洗工艺,通过清洗机进行优化水套清洗工艺验证。发动机缸盖冷却水套清洗工艺仿真优化方法可用于制定发动机生产线中冷却水套清洗方案,优化清洗工艺,缩短清洗时间,提高清洗效率。     

基于Fluent汽油机缸盖冷却性能仿真分析

针对某型号汽油机缸盖的冷却性能进行了流场仿真分析。基于现代反求技术获得汽缸盖精确的3D模型,通过布尔运算获得内部真实流道模型。使用ICEM对其进行网格划分并设置恰当的边界条件,通过Fluent运算最终得到流道的速度流线场、换热系数场和压力分布场。对其进行分析可知该缸盖整体冷却性能正常,但4缸之间冷却效果存在显著差异。进行优化分析后可知总体冷却效果提升显著,但对改善流道速度分布均匀性作用不大,并指出了局部流动死区。     

发动机水套冷却性能分析

利用数值模拟对某汽油机的冷却水套进行了冷却性能研究,对原机冷却水套内冷却水的流场分布、冷却水套内壁面换热系数和压力损失进行了分析.计算结果表明:该汽油机冷却水套总体分布合理,设置的8个分水孔各自取到不同的作用;通过大孔B1、B2的流体用于冷却鼻梁区等重点区域,其它孔主要用来将绕流缸体的冷却水引入缸盖,对缸盖冷却起补充作...     

太阳能燃气热泵供暖系统及余热回收分析

对太阳能燃气热泵供暖系统及余热回收性能进行了研究。建立了系统的仿真模型,对套缸冷却系统和排烟余热回收器进行了模拟计算。分析了套缸冷却水流量的变化规律、确定了排烟余热回收比(排烟余热中回收的热量占排烟余热总热量的比例)、热回收循环水流经套缸冷却器及排烟余热回收器后的温升情况,最后以沈阳地区某建筑为例,对系统余热回收的经济性进行了分析。结果表明:发动机转速每增加100r/min,所需的套缸冷却水流量增0.285~1.21g/s;排烟余热回收比为0.7时,系统可以获得最大的能源利用率(是指有效利用部分与总能源量的比值);热回收循环水流经套缸冷却器后温度上升2~5℃,在最佳的余热回收比下,热回收循环水流经排烟余热回收器后温度可提高2℃左右;运行时间超过2年时,余热回收型太阳能燃气热泵比非余热回收型太阳能燃气热泵更加经济。     

Effect of the Reynolds number on the conjugate heat transfer around a circular cylinder with heat source

Conjugate heat transfer around a circular cylinder with heat source was numerically investigated. Both the forced convection of water and conduction of carbon-steel were involved in the present simulation. A finite element formulation based on SIMPLE type algorithm was adopted for solving the incompressible Navier-Stokes equations coupled with energy equation. A conduction heat transfer problem inside the cylinder was trivially coupled with forced convection around the cylinder by using the Galerkin formulation of energy equation. The proposed algorithm was verified by solving the benchmark problem of conjugate heat transfer inside a cavity having a centered body. The effect of the Reynolds number on the temperature distribution on the cylinder surface and the maximum temperature inside the cylinder was examined. It was shown that the maximum temperature decreased as Reynolds number increased and that the position of the maximum temperature moved from the center to the rear part of the cylinder till Re = 20 and then moved back toward the center beyond Re = 20 since the reverse flow around the rear part of the cylinder became stronger as the Reynolds number further increased. Lastly, the maximum temperature of the cylinder with rotation was higher than that of the fixed one and the position of the maximum temperature inside the cylinder depended on the position and the strength of the dead zone.     

发动机冷却系统中流动与传热问题数值模拟进展

着重论述利用数值模拟技术研究发动机冷却系统中流动与传热问题的发展现状,包括水套单相流及气液两相流流动、流－固耦合传热、一维与三维联合模拟等该研究领域的热点内容。耦合系统之间联合分析的方法准确反映了发动机各部件之间的影响关系,这种分析方法是目前研究的重点,但其中仍存在一些问题。基于此状况提出改进办法：针对不同工况选用循环平均参数作为燃气侧传热边界条件;水套进出口的流动边界条件,在稳态工况下设为定值,在过渡工况下通过循环一维仿真计算确定;应采用整体耦合方法进行计算,计算模型应尽量完整,但可以进行适当的简化,并总结出模型简化的原则。     

冷却水对废热驱动型双效溴化锂吸收式制冷机组性能影响的仿真研究

随着能源使用的日益紧张，各类冷热电联供技术尤其是废热驱动型吸收式制冷机组的性能研究越来越受到关注。针对废热驱动型双效溴化锂吸收式制冷机组性能特点，建立了该机组在小扰动条件下的数学模型，并编制了相应的仿真程序。根据仿真结果分析了冷却水进口温度和流量的变化对废热驱动型吸收式机组的性能影响。     

柴油机气缸套冷却水空化流的三维数值模拟

基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法应用动网格技术采用两相混合流体完整空化湍流模型,对某型柴油机气缸套主推侧的冷却水空化流进行非定常数值模拟。计算结果揭示缸套空蚀发生机理和冷却水流场特性变化,预测缸套冷却水的空化部位和程度。与缸套空蚀的统计结果对比,建立的数学模型是可靠的。结果表明,缸套附近流场的绝对压力和气相体积分数均具有周期性变化特性,且与缸套的振动周期一致。缸套附近冷却水空化流的流场特性不均匀。贴近变形最大的缸套壁区(缸套壁的中上区域)处流场压力和气相体积分数波动剧烈。此局部流场脉冲压力峰值达到约350 kPa,气相体积分数在5.8%～0.4%波动。较强脉冲压力的作用导致此壁区空蚀严重。振动频率和振幅分别增大30%,变形最大壁区附近流场压力峰值分别增加55%和15%。进口流速和流向对冷却水空化特性有一定影响,最大变形壁区气相体积分数峰值随流场平均流速的增大而增加。缸套振动的加速度是影响冷却水空化流流场特性的关键因素。     

水冷式压缩机气缸换热的试验研究

通过不同转速下几种冷却水流量的压缩机性能试验,分析、探讨水冷式压缩机最佳冷却水流量,气缸换热的规律;分析了冷却水流量对气缸换热量、功率的影响;初步确定转速与冷却水流量的参考曲线,为压缩机节能降耗及设计、操作提供参考依据.