发动机缸体冷却水套的CFD分析与优化设计

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn发动机缸体冷却水套的CFD分析与优化设计**张露，贾月梅，张伟（太原理工大学力学系，太原030024）摘要：本文应用FLUENT软件对北京现代1.6型号四缸汽油发动机缸体冷却水套的流场进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析研究，验证了该款发动机缸体冷却水套设计的合理性，但也存在一些不足，为此提出发动机缸体冷却水套的结构优化方案，并对优化方案进行了数值模拟。结果表明，优化后的冷却效果得到了改善，为指导该款发动机缸体冷却水套的结构优化设计及实验研究提供了一定的参考依据。关键词：发动机；冷却水套；流场

2、；数值模拟中图分类号：TK414.2CFDAnalysisandOptimaldesignonEngineCylinderBlockCoolingWaterJacketZhangLu,JiaYuemei,ZhangWei(DepartmentofMechanics,TaiyuanUniversityofTechnology,TaiYuan030024)Abstract:ThepapersimulatestheflowfieldofBeijingHyundai1.6fourcylindergasolineenginecylinderblockcoolingw

3、aterjacketwithsoftwareFLUENT.Byanalysisofthesimulation,itisverifiedthatdesignoftheenginecylinderblockcoolingwaterjacketisrationalbuttherearesomeinadequacies.Sostructuraloptimizationschemeofenginecylinderblockcoolingwaterjacketisproposedandsimulated.Theresultsshowthattheoptimizedco

4、olingeffectisimprovedandthoseanalyseswillprovidesomereferencetostructuraloptimizationandexperimentoftheenginecylinderblockcoolingwaterjacket.Keywords:Engine;Waterjacket;Flowfield;Numericalsimulation0引言在发动机冷却系统中冷却水套起着至关重要的作用，合理的发动机冷却水套结构可以加强对高温区域的冷却液流动以及强化传热，降低这些区域的热负荷，有效地提高发动机的可靠性

5、和耐久性。利用CFD技术分析研究发动机冷却水套的冷却能力，可以找出影响发动机冷却水套性能的主要因素，进而能从理论上指导试验工作，减少试验的盲目性。1几何模型和计算网格模型的建立本文是以北京现代α1.6型号汽油发动机缸体冷却水套为研究对象，几何模型是用三维CAD软件UG来建立的。考虑到模型的复杂程度及仿真计算所消耗的时间，在确保对模拟结果不会产生很大影响的前提下，对图1发动机缸体冷却水套模型图模型做了一些简化的处理。图1所示为该发Fig.1Thewaterjacketgeometrymodelfortheengine动机缸体冷却水套的简化后的模型图。cyli

6、nderblock作者简介：张露（1985-），男，硕士研究生，主要研究方向：计算流体力学及其应用通信联系人：贾月梅（1963-）女，教授，主要研究方向：计算流体力学及其应用.E-mail:jials2005@163.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn几何模型通过UG软件输出STP格式的图形文件，然后应用FLUENT自带的网格生成软件GAMBIT对发动机缸体冷却水套进行网格划分。冷却水套表面采用三角形网格，流动区域采用四面体网格划分，整个冷却水套全部采用非结构化网格。在靠近发动机冷却水套壁面的区域附近采用附面层网格进

7、行处理，在远离壁面的地方采用四面体网格单元以适应较复杂的三维空间域，同时还对发动机冷却水套流场中流动参数变化较大的地方进行了必要的网格加密控制。2算法及边界条件冷却液选用50%水和50%乙二醇的混合液，采用稳态的计算模式采用稳态的计算模式,在模拟计算过程中认为冷却液在水套内的流动状态是绝热、不可压的粘性湍流流动。计算所用的软件是商业软件FLUENT，该软件采用有限体积法把计算区域划分为离散的控制体积网格,在每个控制体积上积分控制方程,形成计算变量的代数方程。在模拟计算过程中需要求解连续性方程、动量方程、能量守恒方程以及κ−ε湍流模型方程。入口边界条件：速度

8、进口边界条件，进口速度值为2.5m/s。出口边界条件：压力出口边界