模拟柴油机缸盖水道沸腾传热的实验研究

采用2种装甲车辆常用冷却液(纯水和-35号冷却液),进行模拟柴油机缸盖水套的铸铝水道过冷沸腾传热实验。根据柴油机缸盖内冷却液的工作情况和实验装置的可控条件,对上述2种冷却液分别进行了冷却液不同主流流速(0.4~3m/s)、不同主流温度(75~95℃)和不同系统压力(0.1~0.25MPa)等工况实验。结果表明,不同流体主流流速与温度和系统压力对过冷度有一定的影响,进而对沸腾换热产生显著的影响。降低流速、提高流体主流温度和降低系统压力,均有助于强化沸腾换热效果。与纯水相比,-35号冷却液能较好地适应车辆冬季使用要求,但其饱和温度相对较高,较难出现沸腾换热现象,降低了换热的效果。     

基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸盖材料及冷却液的沸腾传热模型。将修正后的沸腾传热模型嵌入STAR-CCM+软件进行仿真验证,结果表明,仿真所得壁面热流密度与试验结果的误差均小于5%。利用该模型建立缸体缸盖固体导热及冷却水腔沸腾换热耦合传热系统,仿真和试验结果表明:沸腾传热可有效提高缸盖与冷却液间的传热效率,该沸腾传热模型能更准确地预测缸盖温度分布。     

柴油机缸盖水腔沸腾传热的修正计算

基于单相流沸腾传热模型,提出一种用于沸腾传热计算的修正算法,通过在CFD软件外部修正热流密度和换热系数来反映沸腾传热的影响。采用修正算法分别对某试验水道和柴油机缸盖水腔内的沸腾传热过程进行了数值模拟计算,与试验测量值相比,试验水道的最大计算误差为7.2%,缸盖水腔的最大计算误差为8%,表明修正算法不仅容易在CFD软件中实现,而且具有足够的精度。     

KM48天然气发动机水套的仿真与改进

KM48天然气发动机是在原重型柴油机平台上开发的,由于燃烧温度升高,热负荷增加,原机水套有可能不能满足冷却要求。据此,利用FLUENT软件对其冷却水套进行仿真和改进。结果表明,缸盖排气门侧的三角鼻梁区的冷却液流速仅为0.5~2m/s,不能满足冷却要求。为此提出了两种改善缸盖鼻梁区冷却效果的结构方案,仿真结果表明,在缸盖水套的排气门侧加一个面积为199mm2的上通道时,冷却液的流速可提高到2~2.5m/s,满足冷却要求。     

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。     

分体冷却式柴油机缸盖水套的CFD分析

利用CFD技术对一高速柴油机缸盖水套进行了分析。介绍了缸盖水套结构调整的基本原则及其计算网格的选取方法，并对3种方案的缸盖冷却流场进行了分析。指出，进一步减小沿进气道侧两缸相邻区域连接截面的面积，可以显著减少沿该侧的冷却液流量，增加沿着排气道侧和喷油器侧的冷却液流量。如在缸盖底部排气门侧加导流盘结构，其冷却效果更好。     

柴油机水箱“开锅”故障排除

<正>"开锅"是指柴油机温度过高,冷却液在水箱内沸腾、冒蒸汽的现象。1冷却系结构及工作原理发动机的冷却系为强制循环水冷系,即利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置组成。冷车着车后,发动机在渐渐升温,冷却液的温度还无法打开系统中的节温器,此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行"冷车循环",目的是使发动     

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%。     

柴油机缸盖水套冷却流场的LDV试验研究

采用激光多普勒测速仪(LDV)对某柴油机缸盖水套内的流场分布状况进行了测量,测试结果与CFD计算结果具有较好的一致性。LDV测试和CFD仿真结果表明,在该缸盖水套两排气门之间的鼻梁区具有较好的流动分布,最大流速在1m/s以上;而在两对进、排气门之间的鼻梁区冷却液流速较低,最大流速仍低于0.5m/s,不利于该区域的换热。因此,需要对该款缸盖水套进行结构优化设计,以提高缸盖水套的整体换热效率。     

一种基于发动机分体独立冷却的新型智能冷却系统的研究

该系统采用缸体和缸盖分体独立冷却回路进行冷却并实现智能控制,根据缸体和缸盖冷却需求,通过控制缸盖和缸体的冷却液流量的大小进行按需冷却,确保发动机在最佳的温度状态下工作,降低燃油消耗,提高发动机的经济性。     

重型车用柴油机气缸盖内流动与传热研究

针对某重型车用六缸柴油机气缸盖热负荷过高、鼻梁区出现热裂情况,对冷却水套内的三维流动进行了数值模拟.根据数值模拟结果,提出了4种冷却水套改进方案,其中改进方案1使气缸盖底部的冷却水流速增大了68.73%,鼻梁区对流换热系数提高了56.55%.气缸盖底部温度测量结果表明,气缸盖鼻梁区最高温度降低9.2℃,垂直温度梯度降低19.55%,较好地改善了该型柴油机气缸盖的热负荷.     

基于流固耦合模型的柴油机冷却系统优化设计

采用CFD方法,建立了由机体和缸盖中的水套组成的柴油机冷却系统的流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真.结果表明,机体水套内的流动分布较好,基本满足换热要求;但缸盖水套内的流动分布较差,鼻梁区流速不足0.5m/s,造成缸盖火力面温度偏高.通过增加鼻梁区侧向水道、改进进水口结构等措施,使鼻梁区流速提高到1m/s以上,改善了缸盖的换热状况.     

冷却液温度对柴油机性能影响研究

利用深度冷热冲击试验台控制冷却液温度,以某一废气涡轮增压中冷直喷式柴油机为对象,进行了冷却液温度对柴油机性能影响的测试.试验结果表明,柴油机冷却液温度对发动机燃油消耗量以及有效功率有着较大的影响;随着冷却液温度的逐渐升高,柴油机CO和HC的排放量都随之降低并趋于稳定;在低温状态下,冷却液温度对NOx的影响较为明显,在高温且当缸内温度达到平衡后,冷却液温度对NOx的影响比较微弱.     

An Analysis on the Temperature Field of Cylinder Head Based on Fluid-Solid Coupling

为探讨燃烧工质和冷却液共同作用下缸盖的温度分布,采用流固耦合的方法对某柴油机缸盖进行温度场分析.首先利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到气缸和水套壁面的热边界条件,然后把热边界条件映射到有限元网格,通过有限元分析算出缸盖温度场.结果表明,缸盖最高温度远低于材料许可温度,其温度分布合理地阐释了缸盖的“热”工作环境.     

车用发动机冷却液冷却的中冷器

将增压空气加以冷却的增加几乎在所有的柴油机上而且也越来越多地在汽油机上获得应用。这种增压用来提高发动机的功率并降低排放和燃油耗。采用新的冷却液冷却的中冷方案可使增压空气的压差比目前空气冷却的系统有所降低，汽车前端的安装空间可以缩小，同时响应时间也可缩短。本文以实例介绍Behr（贝尔）公司冷却液冷却的中冷方案、增压空气／冷却液－冷却器的结构型式及其优点。     

柴油机缸体—缸套—缸盖—冷却水整体耦合传热仿真研究

采用CFX软件,对由缸体—缸套—缸盖—冷却水组成的系统进行耦合传热分析研究,探索了柴油机整机模拟技术的难点和重点。对耦合系统在标定工况下进行计算,得出了柴油机缸盖、缸套的温度场以及冷却水的流场,提出了冷却水道的改进措施。     

基于活塞振荡冷却的流动与换热特性分析

基于柴油机高速化、增压化的发展大背景下,对活塞冷却的结构性能进行优化具有重要意义。借助CFD软件对活塞的振荡冷却瞬态流动与传热进行数值分析,得到了冷却油腔的机油体积分数、壁面换热系数以及进出口压力降等随曲轴转角的变化规律。结果表明,机油平均体积分数随着曲轴转角的增大先升高后减小;但是油腔壁面的平均换热系数随着曲轴转角的增加先升高后降低;油腔壁面的进出口压力降变化趋势与壁面平均换热系数保持一致;机油的射流冲击的驻点区附近壁面换热系数明显高于其他区域,并且对冷却油腔顶部和底部的强化换热明显高于侧壁。该结果可为优化燃机理论应用提供前瞻性基础。     

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。     

轿车发动机冷却水套流动与传热CFD计算分析

通过UG软件对某汽油机冷却水套建立三维模型,利用计算流体力学软件FLUENT分析发动机内部冷却水的流场分布、换热系数分布以及压力损失,同时对该发动机的冷却水套提出了优化方案并对其计算结果与原方案进行了对比分析。原发动机冷却水套的流动传热计算表明:缸盖进气侧冷却水流动较均匀,3缸和4缸缸体冷却水套排气侧冷却能力较差,1缸和2缸缸盖冷却水套排气侧冷却能力较差,通过改进前后换热系数比较,说明改进后的发动机冷却水套的换热能力优于原发动机冷却水套。     

某小排量欧6增压柴油机冷却水套CFD分析及设计优化

本文通过计算流体力学（CFD）分析方法来评判某小排量欧6增压柴油机冷却水套的换热性能即对流换热系数和冷却液流速、流通性。根据仿真结果比照工程标准,满足设计要求。