基于CFD数值模拟的内燃机水泵性能预测.pdf

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1、第41卷第1期2012年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．1Feb．2012·设计·计算·基于CFD数值模拟的内燃机水泵性能预测吴伟平姜树李曹晓辉徐刚温杰(江苏大学汽车学院江苏镇江212013)摘要：应用SC／Tetra软件对某内燃机冷却水泵进行三维CFD分析，得到水泵内部流动细节，如压力分布、速度分布、水力损失等。在流场分析的基础上，得到了水泵的扬程、效率等数据，通过这些数据预测内燃机水泵的性能。文中将数值计算的性能数据与试验数据对比，计算结果与试验结果吻合

2、，验证了用CFD数值计算方法对水泵进行性能预测是有效的，且能充分反应水泵内部复杂流动情况，对水泵结构改进、性能预测与优化具有重要的理论参考意义。关键词：CFD数值模拟性能预测水泵扬程效率中图分类号：TK414．2文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)01—0021—05FlowNumericalSimulationofCoolingPumpofInternal·—-CombustionEngineBasedonCFDTechniqueWuWeiping，JiangShuli，CaoXiaohui，XuGang。WenJieSchoo

3、lofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity(Zhenjiang，Jiangsu，212013，China)Abstract：ThesimulationO±thethreedimensionalturbulentflowfieldsofthecooling-pumphasbeencarriedoutbyCFDsoftwarecalledSC／Tetra．Basedontheresultsofthesimulation，thedistributionofpressure，ve—locity，

4、turbulentkineticenergyandthehydrauliclossofthepumpareanalyzed．Theanalysisandprognostica—tionabouttheliftandefficiencyofthewaterpumparerealized，withwhichpumpperformancecanbepredic．ted．Thedifferencebetweenthesimulationandthetestingpumpsissmall．ItindicatesthatusingCFDnumeri—calsi

5、mulationofpredictionofpumpperformanceisofhighreliability．Thesimulationresultscanfullyreflectthecomplexinternalflowinwaterpumpandplayanimportantroleinprovidingtheoreticalbasisforimprovingdesigncapability，predictingpumpperformanceandoptimizingequipment．Keywords：CFDsimulation，Per

6、formanceprediction，Coolingpump，Lift，Efficiency引言水泵是内燃机冷却系统主要的零部件之一，其功用是保证内燃机在适宜的温度状态下工作，防止发动机因零部件温度过高而导致工作条件恶化。内燃机零部件多，冷却水泵的安放受到空间限制；同时，水泵设计要达到有效冷却内燃机相关高温零部件的要求，因而冷却水泵设计非常复杂⋯，且受各种因素影响。采用CFD技术对某内燃机冷却水泵内部流场进行分析，得到该水泵内复杂流动的细节，如速度分布、压力分布、漩涡与回流现象及能量损失等。在此基础作者简介：吴伟平(1985一)，男，硕士研究生，主

7、要研究方向为发动机冷却系统。22小型内燃机与摩托车第41卷上计算水泵扬程、效率等，进而可以预测该水泵性能‘⋯。1冷却水泵模型1．1水泵壳体与叶轮三维模型本文分析的冷却水泵壳体为平面螺旋型结构，壳体的外轮廓是由4段半径不同、圆心位置不同的圆弧相切而成，如图1所示。水泵叶片为后弯式圆弧曲线型，叶片数为9片，出口角为28。，叶轮外径为99ram，内径为67rllm。应用Pro／E软件建立冷却水泵壳体与叶轮的三维实体模型图，如图2、图3所示。幽3水泉时轮1．2网格划分计算网格的生成是计算流体力学的的一个重要组成部分，网格质量的好坏直接影响到计算精度。为保证

8、水泵内腔的网格与几何模型贴合度，在划分网格时，适当对模型中结构细小的部位进行细化。水泵网格采用适应性较强的四面体网格，边界