發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻水套cfd研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

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1、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻水套CFD研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)探摘要：現(xiàn)階段，借助于軟件對(duì)四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)械的冷卻水套開展數(shù)值的模擬，經(jīng)由分析模擬的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該款發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體冷卻水套在設(shè)計(jì)過程中的確存有明顯的缺陷，進(jìn)而提出了一套缸體冷卻的優(yōu)化策略，并對(duì)這一優(yōu)化的方案開展數(shù)值化模擬，結(jié)果顯示，優(yōu)化后缸體的冷卻的實(shí)際效果有了一定程度的提高。本文運(yùn)用CFD分析缸體冷卻水套的全過程，進(jìn)而不斷地優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的水套結(jié)構(gòu)，保障發(fā)動(dòng)機(jī)具備相對(duì)理想的機(jī)內(nèi)冷卻條件。關(guān)鍵詞：CFD；發(fā)動(dòng)機(jī)；缸體；冷卻水套；優(yōu)化方案就當(dāng)前來講，發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)過程中需用到冷卻水套的CFD分析這一計(jì)算途徑，運(yùn)用這一計(jì)算技術(shù)喲助于

2、確保發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備在熱負(fù)荷比較高的排氣管道周邊擁有相對(duì)理想的冷卻液循環(huán)流動(dòng)，而產(chǎn)生較少的壓力損失。本文在概念設(shè)計(jì)時(shí)期借助于CFD分析發(fā)動(dòng)機(jī)械缸體的冷卻水套，通過建立模型等提出進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。1.建立模型的方法1.1?分清算法及各類邊界條件一般情況下，冷卻液需選擇50%的乙二醇及50%的水制成混合液，運(yùn)用處于穩(wěn)定狀態(tài)下的計(jì)算模式，在模擬計(jì)算時(shí)，應(yīng)設(shè)冷卻液在水套內(nèi)部為絕熱的流動(dòng)狀體，不容壓的粘性流動(dòng)，計(jì)算時(shí)運(yùn)用有限的體積法將計(jì)算區(qū)域分成散亂化的管理體積網(wǎng)格，在每個(gè)管理體積上積分管理方程，產(chǎn)生變量計(jì)算的數(shù)學(xué)方程，在模擬計(jì)算時(shí)，需求出持續(xù)性的方程、能量守恒的方程以

3、及動(dòng)量方程等。通常要滿足下列三項(xiàng)條件：首先，在出口邊界，應(yīng)符合壓力出口的邊界條件，大氣壓充當(dāng)出口壓力；其次，入口邊界的進(jìn)口速率可依照缸體冷卻水套的冷卻液入口位置的實(shí)際流量以及入口處的面積計(jì)算得到，進(jìn)口的速率通常為2.5m/s；壁面的邊界上，壁面需運(yùn)用防滑移固壁，也就是說,固體外表上流體速率為零。1.2?構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型及幾何模型在本次研究中，運(yùn)用北京現(xiàn)代a1.6型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)械缸體的冷卻水套作為直接探究的對(duì)象，幾何模型通過三維CAD系統(tǒng)軟件加以確立。毋庸置疑，模型的建立是一個(gè)相對(duì)繁瑣的過程，在開展仿真計(jì)算時(shí)會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)長(zhǎng)，在保證不影響模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)模型開展

4、一系列簡(jiǎn)易化的處置辦法。幾何模型的創(chuàng)建需經(jīng)UG系統(tǒng)以輸出STP格式的圖形格式進(jìn)行制作，接著用固定的網(wǎng)格生成系統(tǒng)劃分缸體冷卻水套的網(wǎng)格，冷卻水套的外表網(wǎng)格可定為三角形狀，流動(dòng)的區(qū)域愚弄四面體的網(wǎng)格加以區(qū)分，冷卻水套整體運(yùn)用非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格，在臨近冷卻水套壁面的區(qū)域周邊，運(yùn)用四面體的網(wǎng)格單元，以便于合乎相對(duì)繁瑣的三維空間區(qū)域，在這期間，可對(duì)冷卻水套的流動(dòng)參數(shù)的變化明顯的部位加以適度的網(wǎng)格加密限制。2?流動(dòng)仿真的模擬化結(jié)果2.1.缸體冷卻水套外側(cè)面的矢量冷卻液在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)械的缸體冷卻水套之后，因先前受水泵葉輪旋轉(zhuǎn)作用等要素的制約和影響，冷卻液的流動(dòng)并非呈現(xiàn)單線的形態(tài)

5、，在缸體冷卻水套的首缸外壁面部位的冷卻液未能徹底地沿缸體產(chǎn)生橫向的流動(dòng)，而是在起先階段流到缸體下底面，接著經(jīng)缸體的下底面流動(dòng)到缸體的上方一側(cè)，不難發(fā)現(xiàn)，冷卻液在水套的首個(gè)缸外壁面的位置出現(xiàn)了漩渦的情形，這樣一來，直接造成首缸體冷卻水套的一些流動(dòng)的阻力增加劇烈，冷卻液在冷卻水套的外壁面流動(dòng)速率每況愈下，直接降低了自身的冷卻效果。2.2.缸體冷卻水套的氣溫發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的冷卻水套，其氣溫的分布并非均勻不變的，冷卻水套的排氣一側(cè)的氣溫通常要超過進(jìn)氣一側(cè)的氣溫，另外，由于缸體冷卻水套在第四個(gè)缸部位的冷卻液流動(dòng)速度相對(duì)較低，直接致使第四個(gè)缸體冷卻水套內(nèi)部的氣溫高于另外的每

6、個(gè)缸。2.3.缸體冷卻水套頂平面及底平面的速度一般情況下，缸體水套的上頂部，冷卻液的流動(dòng)速率相對(duì)迅速，平均的流動(dòng)速率可達(dá)到1.2m/s.,在第四缸的右端,流動(dòng)速率始終未降到零，僅在排氣一側(cè)有較少流動(dòng)速率