某柴油机冷却水套优化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.029某柴油机冷却水套优化设计1111王奇，王次安，王宏大，常耀红，刘吉林（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：以某柴油机冷却系统管路数模为基础搭建冷却系统一维分析模型，计算得到发动机水套进出口流量边界，以该边界数据作为发动机水套CFD分析的输入，进行分析得到水套换热系数分布情况，并对水套结构进行优化设计，最后对优化水套结构再次分析验证优化效果。关键词：冷却系统；CFD；水套；一维中图分类号：U467.3文献标识码：A文章编号：1671-79

2、88(2017)21-84-03OptimizationdesignofEUROIVenginecoolingsystem1111WangQi,WangCian,WangHongda,ChangYaohong,LiuJilin(Anhuijianghuaiautomobilegroupco.,LTD.,AnhuiHefei230601)Abstract:The1-DcoolingsystemsimulationmodelofengineisbuiltbasedoncoolingsystemCADmodel.Theflowrateo

3、fenginedifferentranchcanbegot.AndthewaterjacketCFDanalysiscanbedrawnbasedon1Dsimulationresult,theHTCofwaterjacketcanbegotofdifferentarea.Theoptimaldesigncanbemadebasedon3Dsimulationresult.AtlasttheoptimaldesignofwaterjacketcanbeverifiedbasedCFDsimulation.Keywords:Cool

4、ingsystem;CFD;waterjacket;1DCLCNO.:U467.3DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)21-84-03分析模型，将流量边界输入到模型中，进行CFD分析，确定前言水套换热性能，最后对水套进行结构优化并再次进行水套CFD分析，验证优化效果。冷却系统是发动机的重要组成部分，其性能的好坏直接[1]影响发动机的工作状态，冷却系统的功用是把发动机产生1冷却系统分析的热量及时散发到周围环境中，使发动机处在有效工作状态[2]下，保证发动机具有良好的动力性和经济性。冷却系统中

5、发动机水套的设计是否合理直接影响发动机散热性能的好坏，进而影响发动机工作性能，因为发动机水套结构较为复[3]杂，如果仅仅利用经验来进行发动机水套的设计，会造成设计存在富余或设计不足，不利于水套的精确设计。随着CAE技术的发展，该技术可应用于水套内部的流动模拟，且该仿真技术与试验对比具有足够的精确性和可靠性，可以应[4]用于产品开发中。本文首先基于冷却系统几何管路搭建冷却系统分析模型，计算得到水套换热分析的边界条件，然后建立水套CFD图1冷却系统设管路模型作者简介：王奇，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。2017年第21期王奇等：

6、某柴油机冷却水套优化设计85为了得到水套CFD分析的流量边界数据，首先进行冷却所示，图中对水套各个主要进出口进行标注。系统一维分析，该机型冷却系统管路模型如图1所示，冷却部件主要包括散热器、膨胀水壶、EGR冷却器、暖风机构和机油冷却器。图5发动机水套几何模型将流量数据输入到水套分析模型中，进行发动机水套的图2各冷却部件流阻特性数据CFD分析，计算中冷却液为不可压缩稳态湍流流动，湍流模各冷却部件流阻特性数据如图2所示，各部件的流阻特型采用稳定性较好的k-ε模型，k-ε模型可以通过以下两个方性决定冷却系统流量的分配情况。图3为该机型水

7、泵性能数程来描述[5]，即：据，发动机水泵主要作用是驱动冷却液在系统中的流动。基（2-1）于以上各边界数据搭建冷却系统分析模型，如图4所示，计算工况为发动机额定转速3600rpm工况，通过计算可以得到（2-2）冷却系统各部件流量分配情况，具体流量分配情况如表1所如图6为缸体水套换热系数云图，图7为缸盖水套换热示。系数云图。由缸体水套换热分析可知，四缸火力岸面换热系数较差，如图中标注所示，不满足换热系数要求。由缸盖水套换热系数分布云图可知，一缸和二缸鼻梁区换热系数不满足冷却需求。图3发动机水泵性能数据图6缸体水套换热系数云图图7缸盖

8、水套换热系数云图图4冷却系统分析模型表1冷却系统流量分配2发动机水套分析得到冷却系统各部件流量分配情况，将各流量数据作为边界进行发动机水套CFD分析。该机型水套几何模型如图5图8缸体水套结构优化86汽车实用技术2017年第21期基于水套换热分析结果