某小型汽油机冷却水套CFD模拟计算.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.012某小型汽油机冷却水套CFD模拟计算崔欣洁，刘云艳，张世伟，王君，周章遐（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨150060）摘要：文章以我公司某小型4缸1.5L自然吸气式汽油机为研究对象，利用CATIA软件建立冷却水套的3D几何模型，并进行必要的合理简化。应用AVL公司FIRE软件对发动机冷却水套内的流场进行模拟计算，获得整个冷却水套的内部流动。结果表明，冷却水套设计较为合理，基本达到自然吸气式水套的冷却要求，局部区域仍需要优化。关键词：冷却水套；汽油机；CFD中图分类号：U464.171文献标识码：A

2、文章编号：1671-7988(2016)12-35-03CFDAnalysisandSimulationStudyonCooling-waterJacketinGasolineEngineCuiXinjie,LiuYunyan,ZhangShiwei,WangJun,ZhouZhangxia（CenterofTechnology,HarbinDongAnAutomotiveEngineManufacturingCo.,Ltd,HeilongjiangHarbin150060）Abstract:TheresearchobjectisaNAgasolineengine.The3Dsolidmod

3、elwascreatedwithCATIA.Thecooling-waterjacketwassimulatedandanalyzedwithFIREsoftware.Theflowfieldandpressurefieldinthewaterjacketareobtained.Theresultshowsthedesignofcooling-waterjacketisreasonable,whichisuptothestandardofNAengine,andsomesectionstillwillbeoptimized.Keywords:Cooling-waterJacket;Gasol

4、ine;CFDCLCNO.:U464.171DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)12-35-03计开发特别是改型设计的方案验证成为重要手段。本文运用前言CFD软件对发动机冷却水套进行流场分析，获得了详细的流场信息，并对冷却效果做出评价，对其不足之处提出改进方发动机缸盖机体是发动机的主要部件，其形状非常复杂，案．提供设计参考。里面的冷却水通道形状也非常复杂。试验证实，燃气传给冷却液的热量约占燃料总热量的20%~30%而通过缸盖传出的1、冷却水套CFD分析计算过程简述[1]热量约占发动机传给冷却液全部热量的50%~65%。因此，对缸盖冷却水套进行分析和改

5、进，是提高内燃机性能的重要本次分析是以4缸直列4冲程自然吸气汽油机作为研究措施。对内燃机冷却水套的研究，主要采用试验研究和数值对象，研究大小循环全部开启的工况下，冷却液在冷却水套[2]模拟方法。试验研究方法通常费时、费力、费钱、有样机的流动情况。冷却水循环如下：冷却液由水泵以一定速度压产品，设计阶段无法进行，随着CFD技术的发展和成熟，力进入缸体冷却水套，冷却液流经整个缸体后，在缸体水套CFD越来越多的应用到汽车和发动机方面，特别是在现代企内通过缸体缸盖相连接处的垫片孔流入缸盖水套，后从缸盖业中，为了缩短开发周期和节省经费，使用分析软件进行设水套出口流出，大循环部分通过节温器进入水箱再流回水

6、泵，小循环部分通过节温器不进入水箱直接流回水泵。作者简介：崔欣洁（1981-），女，就职于哈尔滨东安汽车发动机制1.1冷却水套的CAD模型网格划分造有限公司技术中心，研究方向为发动机冷却系统分析及其他系统由于水泵的真实结构复杂，特别是叶片的造型，而我们CFD分析计算。2016年第12期崔欣洁等：某小型汽油机冷却水套CFD模拟计算36真正关心的是冷却水套内部的流动情况，故对水泵部分进行简化，如图1所示。湍流耗散率ε方程：图1水泵简化处理示意图式中r为流体密度的均值；P为流体压力；ui、uj分别1.2冷却水套的网格划分为流体沿xi、xj方向速度分量的均值；h为流体的焓；h为流网格品质的好坏直接影

7、响到数值解和数据的计算精度，体焓的均值；tij为粘性应力张力；l为粘性系数；Sh为化学而且这种影响在许多情况下甚至是决定性的。目前，在CFD反应放热量；um为流体沿xm方面速度的均值；xm为xi和xi高度发达的美国网格生成所需的人力时间占一个计算任务全的含量；k为湍动能产生率；ε为湍动能耗散率；m为湍流部人力时间的60%~80%，可见网格生成是CFD作为工程应[3]粘性系数；sk、se为湍流普朗特数；Gt为湍