车用柴油机冷却系统的CFD分析

利用计算流体力学商用软件FLUENT对CA498柴油机的冷却水套进行了模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场，传热系数分布和压力损失。水套总压力的计算结果为40kPA。气缸盖水套保证水流速度高于0.5m/s，冷却良好。气缸体水套结构需要改进，以清除局部冷却液死区，进一步改善冷却均匀性。机油冷却器冷却水腔的流动保证了足够的传热系数。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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...     

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.     

纳米流以射流冲击方式对柴油机缸盖的冷却研究

利用纳米流射流冲击技术提升柴油机缸盖中进排气门鼻梁处的高热密度区域的传热系数,通过搭建研发的试验操作平台,对比了以不同体积分数的Cu-水纳米流作为冷却工质时,用射流技术对柴油机缸盖高热密度区域的传热效果。分析了射流冲击速率、射流冲击高度、射流冲击角度、纳米流体积分数及射流初始温度对缸盖高热密度区域传热系数的影响。研究结果表明:采用纳米流射流技术可实现良好的柴油机高热密度区域的传热效果,但不同的射流参数及纳米流体积分数会对传热效果产生不同的影响。     

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。     

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。     

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.     

氧化铝纳米冷却液对发动机冷却性能影响的分析

利用AVL-Fire软件对氧化铝纳米冷却液在内燃机水套上的冷却性能进行模拟计算。研究结果表明:当Al_2O_3纳米粒子的浓度为2%时,冷却液的传热系数达到最大值,之后随着浓度的增加而减小;氧化铝纳米冷却液具有极高的沸点,其冷却性能随冷却液的温度升高而增加,并在90℃后急速提升,故氧化铝纳米冷却液适用于高温冷却。此外,纳米冷却液的传热系数在低温下比较低,有利于发动机起动时的暖机作业。     

Cu-乙二醇纳米流体对发动机冷却水套传热的模拟研究

在乙二醇冷却液中添加Cu纳米粒子作为内燃机冷却介质,并利用大型CFD软件AVL Fire针对两种不同的冷却介质对内燃机冷却系统的传热进行了三维模拟计算.通过计算可以得到传热工质的流场、压力场及壁面换热系数的空间分布.结果表明,以Cu-乙二醇纳米流体作为传热工质可以提高内燃机的散热性能,而且水套进出口压降有所降低.     

纳米流冷却液雾化射流缸盖鼻梁区的表面换热分析

提出了采用纳米流冷却液雾化冲击冷却提升缸盖鼻梁区高热密度区换热能力的方案,利用计算机仿真计算、高速摄影及内燃机台架系统研究了纳米流雾化冲击对缸盖高热密度区换热效果及不同冷却方案对柴油机工作性能的影响。研究结果显示,采用雾化冲击方式能实现缸盖高热密度区的良好冷却且温度一致性较好,温度值相差幅度不高于6℃。原因在于纳米流冷却液沸腾换热以核态沸腾为主,且雾化冲击冷却方式可以提升柴油机缸盖的进气质量流量,相比传统冷却方式最大可以提升9.7%的质量流量。在中高转速下NOx排放量和烟度值的最大降幅分别为2.7%和4.0%,在中低转速下HC及CO排放量的最大降幅分别为10.2%和5.3%。     

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。     

不同冷却液对柴油机性能的影响研究

冷却液对于保证柴油机持续稳定工作具有重要作用。建立了某型柴油机的耦合仿真模型并以水为冷却介质通过台架试验对模型进行了验证;研究了使用水、纳米流体、-45号冷却液、130号冷却液和无水丙二醇作为冷却液,对柴油机本体传热量、缸内最高爆发压力、有效功率和燃油消耗率、缸盖火力面温度等方面的影响。结果表明,在相同条件下使用以上5种冷却液时,柴油机本体传热量依次减少,缸内最高爆发压力依次升高,有效功率依次增加,燃油消耗率依次降低,缸盖火力面温度依次升高。     

柴油机缸盖微区域高效节能化冷却研究

为实现柴油机缸盖高热密度区节能化高效冷却,通过外部施加交变磁场改善缸盖内部磁纳米流冷却液的流动与传热,并对比了该方法与采用传统乙二醇冷却液、Cu-乙二醇纳米流冷却液缸盖高热密度区传热效果的差异。研究结果表明:交变磁场有助于加强磁纳米流内部纳米粒子的扰动,可增强传热效果。在适宜磁场交变频率下,被测热源温度值最大下降幅度提升17.2%。在柴油机缸盖鼻梁微区域的实际应用冷却试验表明:标定工况点下测点温度值最大下降幅度达12.4%,外特性工况下测点平均温度下降3%左右。同时瞬态工况测试结果表明,与采用传统乙二醇冷却液和Cu-乙二醇纳米流冷却液相比,采用优化控制策略后的冷却系统匹配交变磁场影响下的磁纳米流冷却液时,柴油机预热时间分别缩短了8.4%和7.1%。能耗率计算结果表明:采用外部施加交变磁场方式加强磁纳米流冷却液高效传热的方式在达到相同冷却液温度时,可节能6.7%。     

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.