一维冷却计算研究.pdf

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1、第34卷第1期2017年2月内燃机与动力装置I．C．E&PowerplantV01．34No．1Feb．2017【仿真计算】一维冷却计算研究胡益聪，王晓艳，钱妍(潍柴动力股份有限公司发动机技术研究院，浙江杭州310030)摘要：本文主要阐述了一维冷却计算中出现的问题、应对的策略及几点体会，特别是针对机体缸盖的压阻特性、水泵流量迭代及机油冷却器压降提取做了研究。关键词：一维冷却；计算迭代；压力损失系数；压降；流量DOI：10．19471／j．cnki．1673—6397．2017．01．007中图分类号：

2、TK402文献标志码：A文章编号：1673-6397(2017)0卜0033—03ResearchonCalculationofOneDimensionalCoolingSystemHUYi—cong，WANGXiao—yan，QIANYan(WeichaiPowerEngineR&DCenter，Hangzhou310030，China)Abstract：Thepapermainlydiscussestheproblems，strategiesandideasinthecalculationofone

3、dimensionalcoolingsystem，especiallyontheresistanceofcylinderandcylinderhead，theiter—ationofwaterpumpflowrate，andthepressuredropofoilcooler．KeyWords：OneDimensionalCoolingSystem；IterativeCalculation；PressureLossCoefficient；PressureDrop；FlowRate引言随着仿真技术的发展，

4、仿真计算被越来越多的应用于发动机，发动机设计结合进行仿真模拟计算，不仅可以发现设计中不能发现的一些问题：也可以对设计中不合理的地方提出修改意见，提前做好防范，降低故障风险，减少设计成本，特别是像一维冷却这样的系统的计算，通过对发动机整个冷却系统进行建模和分析计算，计算得到某一运行工况下发动机冷却系统内流动、压力和温度的详细分布，可以对设计提供很大的帮助[1-2]。通过对多个机型的计算，有几点体会。1水泵流量发动机机体和缸盖部分的一维模型数据是使用三维CFD计算结果或试验结果进行标定的．所以进行一维计算时

5、要先进行三维CFD计算。三维CFD计算需要水泵流量数据，但在没有实际水泵流量的情况下，一般使用水泵图纸上提供的水泵流量Q，，通过这个Q，，进行三维CFD计算，获取发动机机体和缸盖的压阻．但因为水泵是离心泵，水泵图纸上提供的水泵流量未考虑实际发动机运行中流动阻力，可以利用三维CFD的计算结果。对一维模型数据标定，通过一维的计算得出实际水泵流量Q，，从图1对某机型计算可以看出，Q，和Q，是不一样的，这也就意味着用Q，进行三维CFD计算所获取的压阻有一定的误差．我们可以再用一维计算得到的流量Q，，重新进行三维

6、CFD计算，然后再用三维CFD计算的压阻结果来重新标定一维，通过迭代，使一维和三维的结果趋于接近，也会使得计算结果与实际更趋于接近。关于Q，和Q，需要说明，可能Q，大于Q，，也可能Q，小于Q：，主要是跟水腔阻力有关，并不是绝对的，迭代的目的，就是让他们趋于一致。作者简介：胡益聪(1975-)，女，浙江杭州人，本科，工程师，主要研究方向为一维冷却和润滑计算、三维CFD计算。收稿日期：2016-01—15内燃机与动力装置2017年2月图1某机型水泵流量2水泵性能曲线计算中需要输入水泵性能曲线。但水泵性能曲线

7、是与转速相对应的，如图2所示。在一维计算中，进行不同转速的一维冷却计算时通过多次计算发现．水泵性能曲线的选择对计算结果并没有什么影响．如图3是对某一机型的验证，在额定工况下进行一维冷却计算时。在其他参数都一样的情况下，分别输入额定工况下和大扭矩工况下的水泵性能曲线，可以发现两种情况下水泵流量、水泵压升、整机压升、机油冷却器压降的计算结果没有什么差别。这可能是因为，软件会通过提供的转速和曲线自动拟合出计算工况下的一条曲线。而计算人员只要在计算时输入计算工况及某一条曲线即可。一睫、制—啃0501001502

8、00流量／L／mm图2某机型水泵性能曲线3机体缸盖压阻系数标定在一维计算中。机体和缸盖压阻系数是通过三维CFD计算进行标定的，通常只标定额定工况下一个点。然后通过标定的系数进行一维计算，因为压阻系数和流量并不是成线性关系的，只通过一点的标定进行计算，最终计算的结果会有偏差。可以通过三维CFD计算多个流量下的压阻系数，绘制机体缸盖的流量压降曲线，如图4所示。另外，关于一维计算中机体缸盖模型的压降值，由于考虑到铸造公差和加工公差的情况，相对于三