本文關鍵詞：CFD在多缸柴油機冷卻系統(tǒng)設計中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 柴油機冷卻系統(tǒng)中冷卻介質的三維流動直接影響柴油機的冷卻效率、高溫零件的熱負荷、柴油機的熱量分配和能量利用，尤其對高強化多缸柴油機，還影響到各缸冷卻的均勻性，這不僅關系到柴油機的動力性和經濟性，而且關系到柴油機的可靠性和耐久性，一直都是設計者關注的焦點問題。在柴油機冷卻系統(tǒng)流動的研究中有試驗和數(shù)值模擬兩種方式，但是由于多缸柴油機冷卻系統(tǒng)結構復雜，且被完全封閉在機體內部，冷卻介質流動機理也十分復雜，這使得冷卻液腔內的三維流動與傳熱實驗研究異常難做，而且實驗也得不到三維流動的詳細信息。近年來，隨著計算機和計算流體力學(CFD)的發(fā)展，柴油機冷卻系統(tǒng)的三維流動數(shù)值模擬已經到了廣泛應用，特別是在對柴油機冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化設計時，三維數(shù)值模擬更為有利。為此，本文利用大型通用CFD軟件STAR-CD對CA6DE系列柴油機冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，并利用實驗驗證數(shù)值模擬方法的有效性和準確性。 在對原機冷卻系統(tǒng)流動與傳熱模擬研究中。幾何模型包含了整個冷卻系統(tǒng)(缸體水套、缸蓋水套、油冷器水套等)，這樣能充分反映出整個冷卻系統(tǒng)的性能。計算網格采用非連續(xù)的、完全非結構化的網格，對于壁面附近采用邊界層網格處理，這樣網格既能很好地適應冷卻系統(tǒng)復雜的幾何表面，，又進一步保證網格質量，另外利用局部加密技術對重點區(qū)域進行處理使網格更加完善。熱邊界條件，通過已有的氣缸蓋—活塞組—氣缸套耦合傳熱數(shù)值模擬軟件，計算出缸蓋、缸體、活塞的溫度分布，從而較準確的給出壁面溫度。通過CFD模擬計算可以得到各缸冷卻水流量分配、整體和局部流場、壓力場分布，同時可以給出壁面換熱系數(shù)的分布，以及對整個冷卻系統(tǒng)的設計效果進行評價。 經過原機三維數(shù)值模擬研究，找到其設計缺陷，并提出改進方案，同時對改進后結構進行三維建模和數(shù)值模擬。結果表明，改進后結構缸體各缸冷卻更為均勻；缸蓋三角區(qū)流動速度得到極大提高且較為均勻；缸體水套底部死區(qū)消失，杜絕了形成蒸汽氣囊的可能性，上部流場速度大幅度增加，滿足了設計要求，并形成了周向流動。由此可見，利用三維數(shù)值模擬研究方法對多缸柴油機冷卻系統(tǒng)進行研究，可以很好地支持改進設計，進一步說明改進設計方案的有效性，同時還可以發(fā)現(xiàn)改進設計后存在的問題。 最后，利用實驗驗證三維數(shù)值模擬計算結果的有效性。實驗可以是直接測量計算所體現(xiàn)的結果，也可以是計算所體現(xiàn)的趨勢。一般來說直接測量CFD的計算結果是非常困難的，計算結果是個絕對值且精準的數(shù)據，但測量結果往往比較宏觀。所以正常情況下把注意力集中在趨勢的比較中。 將三維數(shù)值模擬方法應用到多缸柴油機冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計中，可以對整體改進設計效果進行評定，使柴油機結構參數(shù)和性能參數(shù)達到優(yōu)化，將把柴油機的設計方法和理論研究帶入一個新的發(fā)展階段。
【關鍵詞】：柴油機 冷卻系統(tǒng) 三維流動 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TK422
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究的意義和應用價值10-12
• 1.2 柴油機冷卻系統(tǒng)的研究方法12-14
• 1.2.1 試驗研究12
• 1.2.2 數(shù)值模擬12-14
• 1.3 柴油機冷卻系統(tǒng)CFD分析研究的進展與現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文研究的主要內容16-20
• 2 原機冷卻系統(tǒng)流動與傳熱三維數(shù)值模擬分析20-40
• 2.1 模型建立20-30
• 2.1.1 數(shù)學模型20-27
• 2.1.2 原機結構參數(shù)27
• 2.1.3 幾何模型27-28
• 2.1.4 計算網格模型的建立28-29
• 2.1.5 計算模型及邊界條件29-30
• 2.2 計算結果及分析30-38
• 2.2.1 各缸冷卻水流動均勻性分析31-32
• 2.2.2 缸體水套流動與傳熱分析32-35
• 2.2.3 缸蓋水套流動與傳熱分析35-38
• 2.3 本章小結38-40
• 3 改型設計及計算40-57
• 3.1 改型設計40-42
• 3.2 改型計算模型42-43
• 3.2.1 數(shù)學模型42
• 3.2.2 三維幾何模型42
• 3.2.3 三維計算網格42-43
• 3.2.4 邊界條件43
• 3.3 改型與原型計算結果對比分析43-55
• 3.3.1 各缸冷卻水流動均勻性43-45
• 3.3.2 缸蓋冷卻水流動分析45-52
• 3.3.3 缸體冷卻水流動分析52-55
• 3.4 本章小結55-57
• 4 實驗研究及CFD數(shù)值模擬結果的驗證57-63
• 4.1 缸蓋水流試驗57-59
• 4.1.1 缸蓋水流試驗的方法及試驗設備57
• 4.1.2 缸蓋水流試驗結果及對比57-59
• 4.2 熱負荷測試59-61
• 4.2.1 熱負荷測試試驗的方法及試驗設備59-60
• 4.2.2 熱負荷測試結果60-61
• 4.3 實驗總結61-63
• 5 結論及展望63-65
• 5.1 總結63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況68-69
• 致謝69-70

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前1條

1 馬仁昕;趙永成;;柴油機缸體水套建模及流體動力學分析[J];科技創(chuàng)新導報;2010年36期

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 雷基林;高效低污染非道路臥式柴油機關鍵技術研究[D];昆明理工大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前6條

1 陳志娥;冷卻水套結構對臥式柴油機冷卻水流動特性影響研究[D];昆明理工大學;2010年

2 吳麗麗;3GA6汽油機水套CFD分析[D];吉林大學;2011年

3 徐聰聰;柴油機氣缸蓋熱—流—固多場耦合仿真研究[D];中北大學;2011年

4 趙偉;柴油機冷卻液流動及流固耦合傳熱分析[D];中北大學;2011年

5 胡祝昌;基于多場耦合分析的柴油機氣缸蓋結構仿真研究及疲勞壽命預測[D];中北大學;2012年

6 李斌;基于流固耦合的發(fā)動機冷卻水套—缸體傳熱研究[D];湖南大學;2012年

  本文關鍵詞：CFD在多缸柴油機冷卻系統(tǒng)設計中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：304389