柴油機冷卻水套內(nèi)不同冷卻液流場的CFD分析.pdf

1、隨著我國對低碳環(huán)保問題越來越重視，提高發(fā)動機的性能及排放標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)燃機工業(yè)的發(fā)展以及對國民經(jīng)濟和國防建設(shè)都具有十分重要的意義。發(fā)動機冷卻水套的結(jié)構(gòu)設(shè)計，冷卻水套內(nèi)的冷卻液流速的快慢、壓力的大小、換熱的好壞及整個水套內(nèi)的流場分布影響發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的工作能力，從而影響整個發(fā)動機的性能，進而影響整輛車的性能。其中冷卻液的應(yīng)用也至關(guān)重要，不同的冷卻液由于其物理特性的差別，對發(fā)動機的冷卻效果也存在差異。加入合適的冷卻液保護水箱可以延長發(fā)動機的使用壽

2、命，提高發(fā)動機的工作性能，減少維修和更換。
　　本文對V型12缸柴油機的單側(cè)冷卻水套建立三維模型、劃分網(wǎng)格及設(shè)定邊界條件，以MEG（乙二醇）和MPG（丙二醇）分別作為冷卻液的基本溶液配比出四種冷卻液，包括最常用的一種傳統(tǒng)有水冷卻液50﹪H2O+50﹪MEG和三種無水冷卻液50﹪H2O+50﹪MEG、50﹪MEG+50﹪MPG、25﹪MEG+75﹪MPG和75﹪MEG+25﹪MPG，冷卻液的物性參數(shù)由ASPENPLUS模擬軟件計算得

3、出。針對90℃溫度下四種冷卻液的冷卻效果和三種無水冷卻液在50℃、70℃、90℃、100℃四種由低溫到高溫溫度條件下的流動情況進行數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的傳統(tǒng)冷卻液相比無水冷卻液在實際應(yīng)用中不僅能滿足發(fā)動機的冷卻要求，本身具有的物理性質(zhì)使發(fā)動機耐久性、燃油經(jīng)濟性等性能都有所提高，通過以上工作本文得出以下結(jié)論：
　　（1）無水冷卻液與有水冷卻液相比較而言，其在水套中的流速及平均換熱系數(shù)均小于有水冷卻液，但其平均值及在熱負(fù)

4、荷較高的關(guān)鍵部位的分布都基本滿足了國內(nèi)外水套CFD模擬計算參考文獻的推薦值。由于不含水，徹底消除了含水冷卻液因有水而造成的“開鍋”、氣蝕、蒸發(fā)、結(jié)垢、生銹等問題，避免了嚴(yán)重影響散熱的蒸汽氣阻層的產(chǎn)生，可以有效提升發(fā)動機功率，節(jié)省燃油。
　?。?）經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在無水冷卻液中由于MPG在100-120℃時，其粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于MEG，增加MPG的比例可以增大冷卻液的流速，可以提高冷卻水套冷卻效果。但考慮到MEG冰點為-13.2℃，而且ME

5、G的導(dǎo)熱率高于MPG，為了在不影響冷卻液冷卻效果的前提下兼顧降低冷卻液的冰點，在配制無水冷卻液時需根據(jù)發(fā)動機的實際工作環(huán)境來配制。
　?。?）通過對無水冷卻液在50℃、70℃、90℃、100℃四種由低溫到高溫溫度條件下的流動情況進行數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，由于冷卻液表面換熱系數(shù)的變化主要受到冷卻液粘度及導(dǎo)熱率的影響，而這兩個因素都隨溫度的變化而變化，所以在溫度變化時冷卻液的平均表面換熱系數(shù)的變化分兩種情況：（a）在溫度較低的時候,冷卻液