基于强耦合理论的柴油机稳态传热计算

为了解决柴油机冷却水与机体组件之间的流动与传热问题,将强耦合理论应用于柴油机的稳态传热计算。建立了柴油机机体—缸盖—缸套—缸垫—冷却水腔的流—固耦合模型,通过内燃机工作过程仿真确定燃气侧的传热边界条件,进行了数值模拟。最终得到了冷却水腔内速度、压力、传热系数以及主要受热零部件的温度分布情况。     

冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响研究

对某一高压共轨柴油机的冷却液流动特性和缸盖、缸套关键点温度进行了台架测试,为热分析提供边界条件;建立了缸盖-缸套-冷却水-机体流固耦合模型,应用流-固耦合传热方法,研究了冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响,并优化了机体分水孔和缸盖上水孔的流动特性。结果表明:优化后的水套,各缸冷却不均匀性系数平均减小了9.78%;缸盖水套最高温度下降了8.64%,缸套最高温度下降了2.03%,缸套热变形最大值减小了1.10%。     

活塞敲击引起的缸套振动响应对缸套水侧空化的影响研究

为研究活塞侧击引起的缸套振动响应对柴油机缸套水侧空化状况的影响,以某国Ⅵ水冷柴油机为研究对象,结合结构动力学与计算流体力学,对缸套表面振动与其水侧流体动力学行为进行耦合分析.基于柴油机试验台架实测了缸套壁面振动,对应建立了柴油机气缸总成瞬态动力学模型,结合仿真与实测振动响应研究了活塞侧击作用下的缸套振动特性.然后,将瞬态动力学计算结果以动网格的形式输入二维冷却水套模型中进行数值模拟,研究了缸套振动形式、水套厚度和出口压力等因素对空化的影响.结果表明,缸套在活塞侧向力作用下的高频振动与其结构固有模态有关,缸套的高频模态振动和冷却水套厚度对缸套水侧的空化现象影响显著.提高冷却水套出口压力可小幅削减空化强度,而增加水套厚度对缸套水侧空化的抑制作用更为明显.     

车用柴油机缸盖冷却水腔的CFD分析

对WD615普及型欧Ⅲ排放柴油机的冷却水腔进行了CFD模拟,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液流速和换热系数进行了详细分析。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欧Ⅲ排放柴油机使用要求;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。     

柴油机气缸盖与气缸套温度场测试系统

以某柴油机气缸盖和气缸套温度场分布规律为研究对象,设计了基于热电偶测温法的温度测试系统,测试时将热电偶铆入被测点,获取了多种工况下气缸盖和气缸套上多个测点的温度变化规律,准确可靠的测试数据为柴油机的设计、改进和验收及可靠性研究提供依据.     

活塞组件耦合作用下的气缸套变形特征分析

为评估某V型高强化柴油机气缸套的变形特征,考虑活塞组件的耦合作用,建立气缸套变形分析的有限元分析模型。采用有限元非线性求解方法对气缸套热-机耦合工况下结构变形进行求解,获得气缸套工作状态下的结构变形量,并充分说明在气缸套结构变形分析中考虑活塞组件耦合效应的重要性。分析了缸套结构纵向及不同高度截面变形特点,结果表明,缸盖螺栓预紧载荷和活塞侧向作用力对缸套缸口和活塞上止点处的截面变形影响较大,气缸套中下部截面变形相对较小,主要以椭圆变形为主。     

高强化柴油机气缸盖水流分布试验研究

采用流动显形法对典型增压柴油机气缸盖进行水流分布试验 ,得到冷却水在缸盖中的二维流场。并对不合理的设计进行改进 ,既减小阻力又加大了流量并且提高了流速 ,使缸盖得以充分冷却。     

柴油机冷却水套的优化设计方法

各缸的冷却均匀性是高强化柴油机设计的基本要求之一。本文以CFD商用软件STAR-CCM+为工具,对某型六缸柴油机冷却水套进行了模拟计算和优化设计。采用进出口在同一端的方式,容易造成缸盖各缸冷却水流量分配不均匀,进而产生各缸盖冷却水速度差异很大的现象。根据流量和压差的关系,引入了流阻图的概念,进行流阻分析,通过改变上水孔尺寸,改变相应的流阻大小,灵活调整各缸盖冷却水流量分配。结果表明,基于此方法进行改进后,各缸流量分配基本均匀,冷却水流量最大不均匀度由50%降低到4.6%,冷却效果得到明显改善。最后,通过改变不同的总进口流量,进一步验证了该方法的有效性。     

柴油机气缸盖的耦合场分析及应用

应用现代设计方法实现了柴油机气缸盖流场、温度场、应力场的耦合分析,探索了柴油机热、流、固耦合计算的一般方法和具体实施技术。考察了关键结构对气缸盖温度及应力大小和分布的影响程度,并且就缸盖入口流量对缸盖冷却的影响进行了分析。     

BN492Q型发动机换缸套后漏水故障的检排

一辆北京BJ2020型吉普车,因所装配的BN492Q型发动机气缸磨损过甚,便更换了气缸套,但换了缸套之后,却出现气缸体内的冷却水渗入曲轴箱(油底壳)内的现象。开始怀疑系漏装缸套密封圈所致。拆检缸盖,逐一取出缸套进一步查看,均未有漏装密封圈情况。 因缸体漏水现象发生在换缸套之后,对有关换缸套作业和配件质量等导致漏水的因素进行分析、检验,如气缸垫损坏、缸体破伤、缸套密封圈变形或失去弹性等,均     

YZ4105柴油机机体温度场三维数值模拟

以YZ4105柴油机热负荷为研究对象,利用热电偶测温技术,测量了不同工况下YZ4105柴油机机体和冷却水的温度。在此基础上,利用Pro/E三维造型软件建立了机体和气缸套三维组合实体模型,确定了相应的热边界条件;利用大型有限元分析软件ANSYS计算分析了机体和气缸套的温度场和热变形,并对机体的结构提出了改进措施。     

V型多缸柴油机冷却系统流动不均匀性研究

采用SolidWorks建立某V型多缸柴油机冷却系统的水路三维模型,利用FLUENT软件对冷却系统中水路的流动进行了三维仿真计算,分析了冷却系统在不同发动机入口流量情况下左右两排气缸流量的差异及单排气缸中通过各缸盖的流量不均匀性变化规律.结果表明:随发动机入口总流量的增加,左排气缸冷却液流量与右排气缸冷却液流量分配的差异减小,趋于均匀;单排气缸中,通过各缸缸盖的流量绝对值差异随总流量的增加而增加,但不均匀度变化较小.     

基于固流耦合的柴油机缸体水套数值模拟

在研究柴油机冷却系统的流动和传热问题时,边界条件的确定往往成为一个难点。本文先将柴油机活塞-缸套-冷却液-机体组成一个固流耦合传热系统进行整体传热计算,省略了单独计算中较难确定的系统内部边界的定义过程,然后将采用耦合法计算得到某一缸冷却水套的温度场作为新的边界条件应用到整个六缸发动机缸体水套进行数值模拟,得到缸体冷却水套内冷却液流场分布、压力损失等信息,所得结果对柴油机的设计具有指导意义。     

冷热冲击工况下发动机冷却水套传热分析

通过模拟整车在上下坡过程中发动机工作状况,建立了冷却水套非稳态工作环境,利用CFX流体分析软件对非稳态工况下的冷却水套流动传热状况进行仿真分析,得到了冷却液流场和温度场,通过流固耦合分析得出了发动机缸体缸盖热负荷的分布情况。对发动机进行了实际的变工况试验验证,证明了仿真分析的正确性,验证了冷热冲击试验可以为冷却水套换热分析提供准确的工况环境。     

DL59天然气发动机冷却水套流动与传热仿真分析

应用商用计算流体力学软件Fluent对某天然气发动机冷却水套进行了模拟计算,得出了缸体、缸盖水套内的冷却液流场分布以及压力损失。水套总压损失的计算结果为43.72kPa,缸体水套冷却液流速0.7m/s以上,缸盖水套冷却液流速0.5m/s以上,均符合流速准则。热负荷较高区域的传热系数也满足要求。