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。     

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。     

增压中冷柴油机活塞温度场试验研究

为了解4100QBZL型废气涡轮增压中冷柴油机热负荷问题,实测了最大扭矩工况点和标定功率工况点下活塞顶面21个特征点,燃烧室5个特征点,火力岸、环岸和群部10个特征点的温度,并应用Matlab软件对活塞顶部测点的温度值计算模拟得到了活塞顶部的温度场分布和等温线图。结果表明,增压中冷柴油机活塞顶部不同位置的温度分布差异较大,排气侧和燃烧室喉口处温度较高,离燃烧室中心越远其温度越低。     

考虑沸腾和缸内局部传热的缸盖流固耦合传热分析

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象,基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件;基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界;实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合,并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明:缸盖温度计算值与实测值吻合,缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间;排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值,缸内局部传热显著;在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。     

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。     

160系列柴油机讲座(5)

<正> 6 冷却系统 6160A系列柴油机的冷却水循环方式,陆用机和船用机均有开式和闭式两种型式。陆用机的开式冷却系统使用冷却水池贮水,水泵将从冷却水池吸入的冷水泵至主进水管内,冷却机油后进入机体、气缸套周围的冷却水腔,而后经机体顶面水孔进入气缸盖水腔,并从气缸盖排气道顶部的出水孔排至总出水管,最后导至水池中用喷头喷出,(或设置冷却塔),水池的容量应≥25m~3,水泵的吸水高度应≤2m,柴油机的出水温度应为70～75℃左右,为使柴油机受热零件在较稳定的温度下工作,进、出水温度应≤25℃。在环境温度较低时还可利用调节阀在进水中加入部分柴油机排出     

柴油机缸盖表层温度特性的测试研究

以6-135型柴油机气缸盖为研究对象,采用红外热像技术测试了缸盖表层各测点温度,提出负荷—温度相对灵敏度指标,确定了特征测点。研究了稳定工况下各特征测点温度随时间的变化规律以及变工况下测点表层温度随负荷变化的规律。结果表明:不同位置测点温度对负荷的灵敏度不一样;稳定工况时,缸盖表层特征测点的温度在一段时间后均趋于稳定;变工况时,缸盖表层温度与负荷的变化规律不是线性的。     

大功率天然气发动机气缸盖热状态试验研究

为了分析内燃机缸盖鼻梁区水腔局部真实的传热状况,以某大功率六缸天然气发动机为研究对象,在不同转速、不同工作负荷、不同冷却水温度和不同冷却水系统压力的工况条件下,对缸盖鼻梁区位置进行定点测温试验,并通过试验数据分析得出其测点位置处水腔壁面的传热状况及缸盖测点温度变化趋势。研究结果表明:在大扭矩高负荷工况条件下,鼻梁区水腔壁面处传热特性曲线非线性关系,基本处于过冷沸腾状态,与小扭矩低负荷下的单相对流传热相比,其传热强度更为剧烈;随着冷却水温度的增加,发动机缸盖测点温度整体提高,但各测点变化大小存在一定差异;提高冷却水系统压力,其测点温度也有明显升高。     

自然吸气柴油机高海拔(低气压)热平衡试验研究

基于内燃机高海拔(低气压)热平衡模拟试验台,对某型内燃叉车自然吸气柴油机进行了热平衡高原模拟试验,研究了柴油机燃烧放热量分配、冷却液温度以及排气温度等随海拔高度(大气压力)的变化规律.结果表明:随着海拔的升高,转化为有效功的热量、冷却水散热量以及排气带走的热量均不断下降,柴油机不完全燃烧造成的热损失、机体散失的热量以及...     

某柴油机缸盖热负荷的流固耦合计算分析研究

分别建立了柴油机缸盖和冷却水道模型,在Workbench的环境下,运用CFD与FEA耦合计算的方法,对额定工况下的缸盖温度场进行计算分析。计算结果表明:缸盖的最高温度为602K;耦合计算的方法更符合柴油机的实际传热情况;在柴油机额定工况下,冷却水的冷却情况以及缸盖的最高温度符合要求。经硬度塞测试数据对比可知:仿真结果真实可信,可以为柴油机热负荷分析和柴油机改进设计提供理论指导和依据。     

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。     

某V型船用柴油机缸体冷却系统的仿真与分析

利用STAR-CD对某V型12缸船用柴油机的冷却系统的流动与传热进行三维数值计算与分析,给出了缸体冷却水套内部冷却液的流场、压力及温度场分布,提出了该机型冷却系统的改进方向,为同类结构的柴油机冷却系统的优化设计及结构改进提供了参考。     

利用MDT进行气缸盖冷却水腔设计

在内燃机的制造过程中，气缸盖作为内燃机的重要组成部分必须引起足够的重视。由于气缸盖的热负荷较大，它的合理冷却是发动机正常运行的有力保障。气缸盖的冷却由冷却水腔来完成，只有合理设计冷却水腔的结构，才能达到内燃机的设计性能指标。本设计基于美国ＡｕｔｏＤＥＳＫ公司的ＭＤＴ和ＡｕｔｏＣＡＤ软件开发平台，利用二次开发技术进行设计，使用现代流行的曲面和实体造型方法，能够满足产品的基本需要。通过使用特征参数化造型方法，使其按照用户要求能够自动建立三维几何模型。     

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。     

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。     

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.     

计算流体力学在发动机冷却水套设计中的应用

针对某三缸发动机在试验中出现的“拉缸”现象,应用STAR-CD软件对该机冷却水套中的流场和温度场进行分析,发现水套中存在大范围的低流速区和高温区,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了改进方案,利用STAR-CD软件分析得到了最终的优化方案。     

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.