柴油機(jī)冷卻液流動(dòng)及流固耦合傳熱的仿真研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和我國工業(yè)的進(jìn)步，高增壓、高壓縮比成為目前發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)度越來越高，熱負(fù)荷也逐漸增大。因此在實(shí)際的工程應(yīng)用中，對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效冷卻至關(guān)重要。
　　目前，流固耦合傳熱模擬成為工程人員研究發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)傳熱的主要方法。本文采用直接耦合的方法，在求解溫度場時(shí)，固液交界面無需加載溫度邊界條件，溫度求解區(qū)域是整個(gè)固體和流體的計(jì)算域，在交界面處只存在熱流連續(xù)和溫度連續(xù)的約束條件，從而將固體和流體分別計(jì)算時(shí)

2、兩者之間的邊界轉(zhuǎn)化為固流耦合系統(tǒng)的內(nèi)部邊界。采用流固耦合的方法計(jì)算出的結(jié)果更加符合發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)。
　　由于本文研究的是一個(gè)16缸的中速柴油機(jī)，模型較復(fù)雜，對整機(jī)進(jìn)行流固耦合計(jì)算需要很高的計(jì)算機(jī)性能。由于各缸冷卻水套為并列排布方式，各缸結(jié)構(gòu)一致且相對獨(dú)立，各缸傳熱方式相同，因此本文只對冷卻效果最差的缸進(jìn)行耦合傳熱計(jì)算。
　　本文首先建立了三維的16缸整體冷卻水模型和單缸的缸蓋—缸套—冷卻水耦合傳熱模型。采用Fluent

3、軟件對該16缸的整體水套進(jìn)行了CFD計(jì)算分析，壁面邊界設(shè)為絕熱，獲得了整體冷卻水流速、流量、壓力等流場數(shù)據(jù)。并且依據(jù)上述信息對整機(jī)冷卻水的冷卻效果進(jìn)行了初步評判，確定冷卻效果最差的缸。然后采用上述整體冷卻水模擬計(jì)算的數(shù)據(jù)為該缸冷卻水加載進(jìn)出口邊界，進(jìn)行耦合傳熱仿真計(jì)算。通過計(jì)算獲得了各部件比較精確直觀的溫度場分布。計(jì)算結(jié)果表明，仿真結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合較好，從而為該型柴油機(jī)冷卻水套的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。本文的研究為大型柴油機(jī)冷卻水流動(dòng)和傳