气缸盖火力面热负荷改善及结构改进设计研究

使用CFD计算软件对气缸盖进行了流场(速度场和温度场)分析,并根据测温试验结果对壁面边界条件进行了修正,根据分析结果,对火力面和冷却水腔进行了结构改进设计,使得气缸盖火力面热负荷大幅降底,改善效果明显。     

某16缸中速柴油机冷却水系统分析与优化

为了分析某柴油机冷却水套冷却性能,用CFX软件对整体冷却水系统进行绝热的三维流动模拟并对冷却效果最差的8#缸进行了气缸盖-冷却水套-气缸套的流固耦合传热仿真,获得了详细的速度场和温度场分布。模拟结果显示整体冷却水套大部分区域流速在0.5m/s以上,进排气门冷却环的流速最大,高温区域主要集中在气缸盖火力面、排气道侧和气缸套中部。在此基础上,提出了冷却水套的三种改进方案并进行比较,结果表明:方案3为最佳优化方案,其平均传热系数比原方案提高了30%以上。     

BFM1015柴油机气缸盖的改进设计和试验研究

建立了BFM1015柴油机气缸盖进气道和冷却水腔的改进设计模型,对进气道的流通特性进行了试验对比和冷却水腔的流场分析对比,完成了气缸盖改进模型的砂芯快速成型和铸造加工。在单缸柴油机试验台上对改进设计的新气缸盖进行了试验研究并和原气缸盖的试验结果进行了对比分析。结果表明:安装新气缸盖的单缸柴油机在高转速时燃油消耗率比安装原气缸盖时明显降低,降幅最高达到7g/(kW.h);在相同负荷下,新气缸盖火力面的温度比原气缸盖显著下降,在排气门鼻梁区温度下降最明显,最高下降61.8K;新气缸盖的传热能力比原气缸盖提高约50%。     

欧-Ⅲ排放柴油机缸盖冷却水腔流动与传热的数值解析

本文利用CFD和FEM耦合计算的方法,较准确的确定缸盖冷却水腔的热边界条件,对普及型欧-Ⅲ排放柴油机的冷却水腔和缸盖温度场进行了模拟。文章对冷却水腔的整体流动均匀性和整机压力损失进行了分析评估,并对缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围冷却水腔的冷却情况进行了详细分析。模拟计算结果表明:冷却水腔的流动均匀性和压力损失可以满足使用要求;流经火力面和排气道周围水腔的冷却液流量分配合理;缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围水腔冷却良好。     

截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,考虑到不同截面形状沸腾管冷却效果的差异性,在将气缸盖鼻梁区水腔截面结构分别简化为T形、矩形加V形及矩形加半圆形等基础上,对其截面进行了改进设计.采用气、液两相流沸腾传热计算模型,对截面形状改进前、后鼻梁区结构与冷却水腔所组成的流固耦合传热系统进行了仿真计算,计算结果与气缸盖温度场试验结果具有较好的一致性.在此基础上,采用试验设计方法,研究了截面形状改进前、后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度的影响.结果表明:截面形状改进后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度也具有重要影响;当冷却水进口速度最小或温度最大时,改进后3种截面形状都更有利于鼻梁区的沸腾冷却;改进后在相同的进口速度或温度条件下T形截面形状流道鼻梁区最高温度始终小于改进前.     

基于CFD分析的单缸风冷柴油机冷却系统设计与研究

以X170F单缸风冷柴油机为研究对象,运用CFD分析软件SC/Tetra对其冷却系统进行了三维流动的数值模拟,并对原冷却系统结构进行了优化设计与计算.计算结果表明:改进后的结构增大了进入气缸盖高热负荷区域的冷却风量,冷却流场分布更加合理,改善了气缸盖底部的冷却效果.     

基于沸腾模型的内燃机缸盖多场耦合传热

通过车用天然气发动机,建立了包括冷却水腔内流动沸腾传热、气缸盖内固体导热及缸内进排气燃烧在内的多场耦合仿真系统.采用直接耦合算法进行气缸盖固体区域与冷却水腔流体区域流固耦合仿真,采用顺序映射的方式进行缸内燃气区域与流固区域多场耦合仿真.通过CFD软件中UDF功能嵌入合适的单相沸腾传热模型对缸盖水腔内传热进行分析计算,并在此基础上结合试验测量结果,对比分析发动机在不同冷却水温度与不同冷却系统压力下缸盖温度场变化趋势.研究表明:多场耦合仿真系统可以解决缸盖传热边界不易给定的难题,能够更真实准确地描述出缸盖复杂传热过程,且考虑沸腾传热因素后有助于提高在不同冷却条件下缸盖热关键区域温度场的计算精度.     

气缸盖温度场正交试验仿真方法研究

运用正交试验方法仿真研究了相关的关键因素对气缸盖温度场的影响规律。首先建立某气缸盖有限元模型,选取气缸盖的最高温度作为考察指标,基于正交试验方法设计了16组试验方案,进行了气缸盖温度场的仿真计算,并对试验结果进行极差和方差计算分析。研究结果表明:相对于火力面温度和冷却水温度,火力面传热系数和冷却水传热系数对于气缸盖的温度场影响较大,且经验证获得的A_1B_4C_1D_1试验方案组合温度场要优于其他试验方案组合。     

气泡尺寸对气缸盖沸腾换热的影响

在应用欧拉多相流模型仿真计算气液两相流沸腾换热时,离散相的气泡尺寸常常被看作常数,而实际上往往气泡具有不同的形状和尺寸,因此研究气泡尺寸大小对仿真计算结果的影响显得至关重要.以ANSYS Workbench为仿真计算平台,在计算流体动力学模块CFX中,用气液两相流沸腾换热计算模型,对不同气泡尺寸下柴油机气缸盖与冷却水腔所组成的流固耦合传热系统进行了整场离散、整场求解,得到了冷却水腔中气液两相流流场分布特性和气缸盖温度场分布,通过与试验结果的对比分析证明了计算模型的有效性.结果表明,在气泡尺寸大小为1,mm的情况下,仿真结果更接近试验结果,并且考虑气液两相流沸腾换热能够有效地降低气缸盖火力面排气道鼻梁区的最高温度,以此降低此处的热负荷.     

S1102型柴油机气缸盖结构改进及温度场测试和有限元分析

本文对改进后的WL-S1102型柴油机气缸盖火力面进行了实机测温和温度场的有限元分析,结果表明WL-S1102型柴油机气缸盖结构的改进,提高了气缸盖的内在质量,延长了气门的使用寿命。