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。     

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。     

改变缸体进排气侧冷却液分布的方法和应用

在某3缸发动机开发过程中,为了进一步提升排气侧的冷却能力,提高进排气侧的温度均匀性,进而改善排放效果,提出改变缸体进排气侧冷却液分布的新方法。该方法是通过调整铸造在缸体水套进气侧鼻梁区的挡水块上下位置和形状,实现进排气侧冷却液分配比和流动状态的最优化。利用计算流体力学(CFD)仿真手段分析缸体水套设计,确定缸体水套设计的最优方案。根据CFD分析结果,最终确定缸体挡水块的最优位置和形状,且最终方案在温度场试验中得到实践验证。     

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。     

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。     

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。     

欧-Ⅲ排放柴油机缸盖冷却水腔流动与传热的数值解析

本文利用CFD和FEM耦合计算的方法,较准确的确定缸盖冷却水腔的热边界条件,对普及型欧-Ⅲ排放柴油机的冷却水腔和缸盖温度场进行了模拟。文章对冷却水腔的整体流动均匀性和整机压力损失进行了分析评估,并对缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围冷却水腔的冷却情况进行了详细分析。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性和压力损失可以满足使用要求;流经火力面和排气道周围水腔的冷却液流量分配合理;缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围水腔冷却良好。     

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。