柴油机冷却水套匹配与仿真分析

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1、辽宁工业大学硕士学位论文柴油机冷却水套匹配与仿真分析专业:车辆工程研究生:于海洋指导教师:段敏教授辽宁工业大学汽车与交通工程学院二〇一五年三月MasterThesisAnalysisandSimulationofMatchingDieselengineCoolingwaterjacketSpeciality:VehicleEngineeringCandidate:YUHai-yangSupervisor:ProfessorDUANMinLiaoningUniversityofTechnologyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘

2、要在柴油机冷却系统冷却性能好坏的评价中，冷却介质的三维流动状态占有非常重要的地位，其直接影响柴油机冷却系统的冷却性能好坏、零件的热负荷大小和柴油机的各个构件热量分配多少，对于高功率的多缸柴油机而言，各缸冷却性能均匀性不仅关系到柴油机在运转过程中的动力输出和燃油的消耗，而且直接关系到柴油机工作时的可靠性和使用耐久性。所以柴油机冷却一直以来都是设计者关注的核心问题。论文采用CFD方法对模型进行计算，设定流场为不可压缩、含有热传递的湍流流动，模拟仿真过程中使用k湍流模型，采用计算精度较高的二阶离散方法和SIMPLE法对某型号柴油机冷却系统中冷却水的流动与传

3、热进行模拟计算，首先采用参数化建模，建立实际大小柴油机的冷却水套模型，利用网格划分软件对模型网格划分。根据以往的实验数据和理论计算数据对试验模型进行初始化条件和边界条件的设定，通过模拟计算得到了冷却水套内冷却液的流量分布情况、壁面换热系数以及压力场分布等等，通过对计算结果进行分析发现试验样机存在部分不足并提出相应的改进方案。采用相同的边界条件设置和初始条件对改进后的模型进行模拟仿真，所得到计算结果与原始模型计算结果进行对比分析，经过改进后此柴油机水套总体压力损失为32.7KPa，鼻梁区冷却水流速增加到1.1m/s以上，保证了关键域的冷却，整体水套的换2热

4、系数平均值为7270.5（w/mk），而且分布比较均匀，能满足柴油机的冷却要求。对改进后柴油机进行耦合传热分析结果为：受到排气余热的影响，排气道周围水套温度高于进气水套，缸盖水套温度范围为70℃~279.1℃；缸盖组成燃烧室范围内的温度较高，平均温度在280℃左右，最高温度为324.5℃，试验样机缸盖的材料为球墨铸铁可承受最高温度为375℃，所以模型温度范围满足技术要求；机体的平均温度为85℃左右，其中与缸盖、活塞一同组成燃烧室的缸套部分温度最高，其数值为248.2℃，缸套的材料为EMS2合金铸铁，各缸的平均温度处于该材料的所能承受的温度范围内。本文通

5、过计算分析得到了较为精确的模拟结果，为内燃机冷却研究提供了理论依据。关键词：柴油机；冷却水套；改进设计；传热分析；CFDIAbstractThecoolingmediumflowconditionsdirectlyaffectthequalityofthedieselenginecoolingperformanceofthecoolingsystem,thenumberofeachcomponentpartofthesizeoftheheatloadofthedieselengineheatdistributionbox,especiallyforhig

6、hstrengtheneachcylindermulti-cylinderdieselenginecoolingperformanceuniformityresearch,notonlytotheenginepoweroutputandfueleconomyisgoodorbad,butalsotothereliabilityanddurabilityofthedieselengine.Sodieselenginecoolingproblemhasalwaysbeenthecorepointofconcerndesigner.ThesisusingCFD

7、methodstocalculatethemodelsetforincompressibleflowfield,turbulentflowcontainingheattransfer,simulationturbulencemodelusedintheprocess,theuseofdieselenginecoolinghighprecisionsecond-orderdiscretemethodsandSIMPLEmethodforaparticularmodelsystem,coolingwaterflowandheattransfersimulat

8、ioncalculations,firstusingparametricmode