重型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的一維-三維耦合傳熱模擬研究.pdf

1、目前，在柴油機(jī)向著高轉(zhuǎn)速，高動(dòng)力，輕量化方向發(fā)展的同時(shí)，又受到經(jīng)濟(jì)性和排放性的制約。這種情況造成了柴油機(jī)熱負(fù)荷及熱應(yīng)力水平增高，零部件工作環(huán)境變得惡劣。因此，提高柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作性能就變得越來越迫切。由于傳統(tǒng)試驗(yàn)方法和流體力學(xué)理論存在一定的局限性，因此，對(duì)于柴油機(jī)的冷卻水套并不能進(jìn)行精確地測(cè)量、分析。近年來，隨著計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬得到了廣泛的應(yīng)用。目前數(shù)值模擬已經(jīng)克服了一些傳統(tǒng)方法的局限性，變得更為方便、精確，

2、并逐漸成為了柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種重要手段。
　　本文對(duì)6110型柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析和研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)前處理。首先運(yùn)用Pro/E三維造型軟件對(duì)6110型柴油機(jī)進(jìn)行幾何建模。然后運(yùn)用Hypermesh軟件對(duì)柴油機(jī)的幾何模型進(jìn)行離散處理。最后在自適應(yīng)網(wǎng)格劃法的基礎(chǔ)上，利用SC/Tetra軟件對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行再處理，生成計(jì)算所使用的網(wǎng)格模型。
　　(2)建立仿真模型及計(jì)算。利用Flowmaster

3、一維仿真軟件，結(jié)合實(shí)際的工作情況，對(duì)整車?yán)鋮s系統(tǒng)進(jìn)行一維建模。通過柴油機(jī)性能試驗(yàn)、boost等一維仿真計(jì)算、以及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算等方法得出CFD模擬分析的邊界條件。然后，進(jìn)行一維/三維耦合計(jì)算，得到柴油機(jī)散熱量、換熱系數(shù)（Heat Transfer Coefficient簡(jiǎn)稱:HTC）等很難實(shí)際確定的邊界條件。最后進(jìn)行算法設(shè)定，從而進(jìn)行CFD仿真計(jì)算。
　　(3)后處理。通過對(duì)一維模型進(jìn)行計(jì)算，得到標(biāo)定工況下整車熱平衡的計(jì)算結(jié)果，并改

4、變系統(tǒng)中主要部件的參數(shù)，得到系統(tǒng)不同工況下的性能。同時(shí)，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)通過耦合分析得到的邊界條件使計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。對(duì)三維CFD仿真的結(jié)果進(jìn)行分析，得到了柴油機(jī)冷卻水套的壓力、傳熱系數(shù)、冷卻水流量以及柴油機(jī)固體區(qū)域的溫度等分布情況。并對(duì)其進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鼻梁區(qū)的散熱性能良好，但是氣缸蓋排氣側(cè)流速普遍高于進(jìn)氣側(cè)，各個(gè)氣缸的周向流速分布不均;另外，各缸排氣側(cè)的下部區(qū)域流速普遍較低，甚至出現(xiàn)死水區(qū)。這些都為今后冷卻系統(tǒng)地改進(jìn)