某国V柴油机水套设计仿真分析.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.077某国V柴油机水套设计仿真分析喻昆，王宏大，王次安（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：利用一维、三维联合仿真方法对某型柴油机水套设计进行仿真分析，文中首先对匹配该发动机的冷却系统进行分析，得出发动机冷却液的分布结果，以此为边界对水套进行CFD分析,评估水套的换热性能。关键词：CFD；水套；冷却系统；换热性能中图分类号：U462.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)10-223-03

2、SimulationanalysisonthewaterjacketoftheVdieselengineYuKun,WangHongda,WangCian（AnhuiJianghuaiAutomobileCo.,Ltd.,AnhuiHefei230601）Abstract:Thedieselenginewaterjacketiscalculatedby1Dand3Dsimulation.Firsttheflowrateofthewaterjacketoutletcanbedeterminedby

3、the1Dtheanalysis.Thenthe3Danalysisofwaterjacketcanbedoneusingtheresultthe1Danalysisasboundaries.Evaluatetheheattransfercapabilityofthewaterjacketthroughtheresult3Danalysis.Keywords:CFD;coolingsystem;waterjacket;heattransferCLCNO.:U462.1DocumentCode:A

4、ArticleID:1671-7988(2017)10-223-03流体计算软件进行模型的建立，本次计算中冷却系统的原理前言图如图1所示：在发动机运行过程中，在燃油的燃烧过程中，发动机的温度以极快的速度提升，如不对发动机进行有效的冷却换热，则发动机各方面性能将大大下降，甚至可能引起拉缸和活塞烧蚀等问题，严重的影响发动机的正常运行。因此发动机的冷却问题一直是发动机研发人员关注的重点。发动机冷却主要通过三种方式1、发动机热辐射2、发动图1冷却系统原理图机本体的导热3、发动机水套内部冷却液的对流换热。

5、其中发动机绝大部分热量是通过发动机内部的冷却液流动带走，因此在发动机设计过程中，水套的设计至关重要。本文就公司某型国V柴油机发动机水套进行分析，评估水套的换热性能。1、发动机冷却系统分析1.1计算模型计算模型主要根据整车发动机冷却系统的布置利用一维图2冷却系统分析模型依据发动机冷却系统原理图及冷却系统三维数模的几何作者简介：喻昆，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。2017年第10期喻昆等：某国V柴油机水套设计仿真分析224参数在Flowmaster中搭建一维分析模型。构架发动机冷却系利用Sta

6、r—CD软件对模型进行三维网格的划分，网格尺寸绝统分析模型如图2所示：大部分为1～2mm，其中缸垫部分因模型较小进行细化，网1.2边界条件格尺寸为0.5mm，网格总数约为156万计算模型如图5所示。计算中冷却液为50%水与乙二醇混合液，计算工况为发2.2边界条件动机额定转速节温器全开工况，其中各部件流动阻尼如下图计算中发动机水套各进出口冷却液流量边界为1D分析3所示：结果，其中缸体、缸垫、缸盖壁面温度及进口冷却温度如下：进口冷却液温度：368K缸体壁温：115℃缸垫壁温：125℃缸盖壁温：125

7、℃其中水套冷却液进口压力依据1D分析结果设为2.75bar。2.3CFD分析结果2.3.1缸盖水套分析结果图3各部件流阻数据示意图据发动机水套计算经验，缸盖水套分析主要考察缸盖水水泵性能数据如图4所示：套鼻梁区的换热和流速能否满足要求。图6为缸盖水套换热系数分布示意图：图4水泵suter曲线1.3分析结果图6缸盖水套换热系数分布示意图通过1D冷却系统分析得出发动机冷却系统各部件冷却从图6计算结果来看缸盖水套鼻梁区（图中红圈位置）液流量：换热系数均能达到14000W/m2.K的换热要求，说明缸盖换

8、热重点部位设计良好，缸盖其他部位换热系数良好能够满足需求。以上分析数据将作为发动机水套分析各进出口的输入边图7为缸盖流速在0-3m/s范围内的速度云图，从速度云界。图中可以看出冷却液通过缸体水套进入缸盖水套排气侧，冷却液流经缸盖鼻梁区纵向流经水套到达水套出水口，因而缸2、发动机水套仿真盖排气侧换热优于进气侧。2.1水套模型及网格划分图7缸盖水套流场示意图从缸盖结果来看，缸盖水套换热良好，冷却液流动均匀无流动滞止区域，缸盖水套的换热能够满足发动机的运行需求。2.3.2缸体水套分析结果图5水套网格模