某发动机冷却系统的仿真分析与实验验证.pdf

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1、No．1_l仿真过程毳∥’粼佛儿嬲201收稿日瓤：4一lo—W第1期杜鹏，等：某发动机冷却系统的仿真分析与实验验证法为：取6000r／min时(尽量选择接近标定转速的曲线，因为越接近标定转速，根据Suter曲线推算的其它转速下的水泵曲线越准确)的水泵曲线，然后选择曲线中间的一点(如流量1341L／min，扬程7．43mH，0)为参考点，进行无量纲后得到的曲线即为Suter曲线，见图2。羞烈辍／产／流量比图2水泵Surer曲线1．2选择冷却液计算介质选择纯水，其热力学性质如下：密度为962kg／m3，粘度为0．0003kg／(m·s)，比热容为4

2、181．72J／(kg·K)，导热率为0．68W／m·K)。由于计算过程中冷却水的温度变化不大，因此假设其热力学性质保持不变。1．3建立冷却系统计算模型由于仅计算流量和压力，不涉及到传热，因此系统中的散热器、暖风、节气门、节温器以及水套等元件都可以用阻尼元件代替。冷却系统中共有5个阻尼元件，分别为发动机水套、散热器、暖风、节温器以及节气门。其中发动机水套内部流动是整个冷却系统中压力损失最大的部位，即阻尼最大，它直接影响着计算的精度。而散热器、暖风、节气门和节温器的阻尼数据相对较小，对于计算精度的影响也要稍小些。连接管道和弯头等元件的阻尼主要利用

3、表面粗糙度数据通过一定的理论模型计算得到。Flowmaster中给出了四种常见的直管压损计算模型，分别是Colebrook—White模型，Hazen—Wlillimas模型，FixedFrictionFactor模型和EnhancedFriction模型。本次计算采用了默认的Colebrook—White模型。冷却系统计算模型见图3。2实验验证冷却系统试验的主要目的是：用于评估发动图3计算模型图机缸体和缸盖内的流量；对比压力测量数据和CFD分析计算数据；通过实测的水泵流量来确定设计规范；测量发动机／冷却系统压力损失；测量外围循环的流量(机油冷

4、却器、暖风机)；测量水泵的气蚀性能；评估冷却能力和预防气化性能。2．1台架搭建搭建台架需要的设备主要有发动机、整车冷却系统(包括散热器、暖风、膨胀水壶等)、流量计、压力传感器、温度传感器等。冷却系统实验所用的冷却液与模拟计算用的一样，均选用纯水。实验台架详见图4。水泵进口压力测量点水泵出口压力测量点图4台架示意图2．2测量参数需测量的参数见表1。2．3实验结果与计算结果的对比冷却系统主要零部件的压力损失和流量结果见表2、图5、图6。从计算结果和实验结果的对比来看，两者基本吻合，最大误差控制在5％以内，证明了仿真计算具有较高的精度。·28·嚣豫豫

5、萎量一