涡轮增压器水冷轴承体冷却性能仿真研究.pdf

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1、汽车工程2014年(第36卷)第3期AutomotiveEngineering2014072涡轮增压器水冷轴承体冷却性能仿真研究术龚金科，章滔，胡辽平，张爱明，周峥，余明果(1．湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082；2．湖南天雁机械有限责任公司，衡阳421005)[摘要]基于涡轮增压器水冷轴承体冷却机理，采用CFD软件和FEA软件建立了正常工况下轴承体的流固耦合模型，并对两种不同冷却方式下的轴承体冷却性能进行了数值仿真和试验对比。结果表明采用一边进另一边出的冷却方式其温度分布均匀且低温区域分布较广，冷却性能

2、较优。该涡轮增压器水冷轴承体流固耦合模型具较高的精度，为轴承体冷却性能的进一步研究提供依据。关键词：涡轮增压器；轴承；冷却；流固耦合；数值模拟AResearchoftheSimulationontheCoolingPerformanceofWater—cooledBearinginTurbochargerGongJinke，ZhangTao，HuLiaoping，ZhangAiming，ZhouZheng&YuMingguo1．HunanUnive~iq，StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandMa

3、nufacturingforVehicleBoay，Changsha410082；2．HunannMachineryCo．，Ltd．，Hengyang421005[Abstract]Basedonthecoolingmechanismofwater—cooledbearinginturbocharger，aliquid—solidcouplingmodelforthebearingundernormalworkingconditionsisbuiltwithCFDandFEAsoftware，andanumericalsimula-

4、tiononthecoolingperformanceofbearingwithtwodifferentwaysofcoolingiscarriedout，whichisthencomparedwithtests．Theresultsshowthatwiththewayofcoolingofonesideinandothersideout，thetemperaturedistribu—tionismoreuniformandthelow·temperatureregionismorewidelyspread，leadingtoabe

5、ttercoolingperformance．Theliquid-solidcouplingmodelforthewater-cooledbeatinginturbochargerhasahighaccuracy，providingabasisforthefurtherresearchofthecoolingperformanceofbearing．Keywords：turbocharger；bearing；cooling；fluid-sofidcoupling；numericalsimulation采用机油和冷却水同时冷却的方式。

6、虽然冷却水月U吾对水冷轴承体的冷却性能影响很大，却缺乏对正常工况下涡轮增压器水冷轴承体冷却性能的相应研涡轮增压器水冷轴承体是增压器结构中的重究。要机件，其各部分的温度分布不均匀而产生很大的本文中采用计算流体力学软件和有限元软件联热应力¨J。其冷却性能直接影响着涡轮增压器合进行流固耦合仿真的方法进行数值模拟，实现了的可靠性，在很大程度上决定了涡轮增压器的寿数据在不同软件之间的无缝传递，提出了一种涡轮命一。增压器水冷轴承体温度场的计算方法。以某型号涡为降低涡轮增压器全浮动轴承和密封环附近轮增压器为例，用该方法对两种不同冷却水流动方的温度

7、，以提高涡轮增压器的可靠性，采取了许多式进行了流固耦合数值模拟，得到了轴承体温度分优化措施J。但为防止热倒流现象的发生普遍布情况，并与试验进行了对比验证。湖南省自然科学基金(10JJ6080)、汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题(61075002)和国家重点院校基础研究基金(531107040300)资助。原稿收到13期为2012年4月1713，修改稿收到日期为2012年6月15日。·384·汽车工程2014年(第36卷)第3期1涡轮增压器水冷轴承体传热基本原理0。：。f【+++一q9v(6)式中：c为轴承体的比热容；为热扩

8、散系数，=A／涡轮增压器水冷轴承体传热的数学模型包括冷(pc)，A为导热系数；T为机体温度；为单位体积却水和机油的流动与传热模型、轴承体固体导热模的发热功率；t为时问变量。型和冷却介质与轴承体复杂结合面的耦合传热1．3流固耦合边界的共