某款汽油发动机冷却水套的优化设计.pdf

《某款汽油发动机冷却水套的优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.017某款汽油发动机冷却水套的优化设计惠昭晨，张应兵，欧阳彩云（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：根据某款汽油发动机整车冷却系统的布置方案，建立冷却系统一维模型，计算得到水套各进出口边界条件，以该数据作为输入进行冷却水套的CFD分析，对水套关键位置的冷却能力进行分析评估，并提出水套结构改进方案，最后进行改进结构的验证分析。关键词：冷却系统；CFD；水套；有限元中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：167

2、1-7988(2016)08-51-04OptimizationdesignofthegasolineenginecoolingsystemHuiZhaochen,ZhangYingbing,OuyangCaiyun（AnhuiJianghuaiAutomotiveCo.,Ltd.,AnhuiHefei230601）Abstract:The1-Dcoolingsystemsimulationmodelofengineisbuiltbasedonprinciple.Theflowrateofwat

3、erjacketbranchcanbegot.TheCFDanalysisconclusionofwaterjacketcanbedrawnbasedontheflowrateresult.Atlastwecancarryouttheoptimaldesignbasedoncomparisonbetweentheprimarywaterjacketandtheoptimizedwaterjacket.Keywords:coolingsystem;CFD;waterjacket;finiteele

4、mentanalysisCLCNO.:U464DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)08-51-04前言1、发动机水套分析[1]发动机散热一直是设计人员关注的重点，如果发动机1.1边界条件冷却能力不足，会导致发动机工作条件恶化，进而引起发动对该型汽油机水套进行CFD分析应首先确定分析边界[2]机动力性、经济性全面变差，作为发动机重要发展方向的条件，该边界条件通过冷却系统一维分析获得，首先建立整[3]增压技术的应用，会使发动机对冷却能力的要求更加严格，车冷却

5、系统分析模型，计算额定工况下水套各进出口流量分所以增压发动机冷却水套的设计也就尤为重要。因发动机水配及压力分布情况，将该数据作为输入进行水套CFD分析，[4]套结构复杂，所以难以用传统试验方法测量，随着数值模图1为汽油机整车冷却系统设计原理图。拟技术的发展，该技术可以较好的模拟水套内部复杂的流动情况，并且与试验数据相比，计算结果的准确性和可靠性均[5]满足要求。本文利用Flowmaster软件进行汽油机整车冷却系统的分析，确定水套分析的边界条件，以该数据作为输入在AVLFire软件中进行水套的C

6、FD分析，根据分析结果制定水套的优化图1冷却系统设计原理图方案，最后对优化结构进行分析，验证优化效果。根据设计原理图、发动机水套流阻特性（图2）和各冷却部件流阻特性，利用一维分析软件Flowmaster建立冷却系作者简介：惠昭晨（1989-），男，助理工程师，就职于安徽江淮汽[6]统一维模型，如图4所示。根据水泵性能曲线，计算中取车股份有限公司，主要从事发动机设计的工作。2016年第8期惠昭晨等：某款汽油发动机冷却水套的优化设计52水泵转速为7200rpm，流量为150L/min，水泵扬程为11

7、.87m，计算中冷却液为不可压缩稳态湍流流动，压力和速度耦[7]对冷却系统进行一维分析，计算结果如图2-4所示，图中标合采用SILMPLE算法，湍流模型采用稳定性较好的k-ε模明各个循环支路冷却液流量分配情况。最后确定水套分析边型，k-ε模型可以通过以下两个方程来描述，即：界条件，如表1所示，其中冷却液密度和粘度根据材料库查DK¶m¶kr=r(p-e)+[(m+t)]（2-1）Dtk¶xs¶x询得到。jkj表1水套分析边界条件De¶UkerDt=r(Ce1pk+Ce3k¶-Ce2e)k+xk（2

8、-2）¶mt¶e[(m+)]¶xjsk¶xj将边界数据输入，对水套进行CFD分析，主要判断缸体水套和缸盖水套关键位置处的换热系数是否满足要求，并依据速度场分布判断水套关键位置是否存在流动死区，对冷却水套压强损失进行评估。图6为发动机水套冷却液绝对压强云图，最大压强为2.49bar，水套压力分布正常未出现压力剧烈波动区域，从图中可以看出水套排气侧压强比进气侧大。图2发动机水套流阻特性曲线图3各部件流阻特性曲线图6水套绝对压强分布图图7缸体水套换热系数云图图7为缸体水套换热系数云图，从该图可以看出缸