某发动机冷却系统的研究

发布时间：2017-03-17 21:02

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【摘要】： 发动机冷却系统的作用是保证发动机零部件保持适宜的工作温度,确保其工作的可靠性和良好性能。其中冷却系统中的冷却水套是直接吸收热量并将热量通过循环散发出去。因此,冷却水套结构是否合理关系到整个发动机冷却水套流场的合理性,而冷却水套流场的好坏直接关系到整个冷却系统的优劣。对发动机冷却水套流场进行研究是十分必要的。目前,随着CFD技术的发展和成熟,CFD越来越多的被应用到汽车和发动机方面。通过CFD方法获得整个冷却水套的流场并结合试验数据验证已成为当今发动机改进及设计的重要分析手段。 本文以FIAT某直喷汽油发动机为研究对象,用CAD软件CATIA建立冷却水套模型,并用CFD软件FLUENT对发动机水套内的流场进行模拟计算,获得整个流场的信息,并做出评价,对于不满足冷却要求的区域,找出原因,提出流场改进方案,并通过CFD分析加以对比验证。最后,通过对缸盖进行稳态热分析,建立缸盖的稳态温度场,评价水套的冷却效果。 通过对原设计模型水套的流场分析得出,一、二缸“鼻梁区”处的冷却效果不理想,存在低速区域。针对此问题,提出三种流场改进方案并进行了计算比较,确定满足冷却要求的最佳流场改进方案。然后建立缸盖的温度场,通过计算得出,流场改进后,二缸火力面处的最高温度相对于原模型降低了21℃,验证了流场改进后的冷却效果。
【关键词】：发动机 冷却水套 CFD分析 气缸盖 温度场
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 选题的背景和意义8-9
• 1.2 相关理论、方法的研究现状9-12
• 1.2.1 冷却系统的主要研究方法9-10
• 1.2.2 CFD技术的发展及在发动机冷却系统上的应用现状10-12
• 1.3 课题研究方法及技术路线12-13
• 1.4 课题研究目的和主要内容13
• 1.5 本章小结13-14
• 2 发动机的冷却14-24
• 2.1 发动机的冷却系统14-16
• 2.2 发动机冷却水套的冷却与传热16-20
• 2.3 冷却水套结构的设计原则20-23
• 2.3.1 冷却水套内冷却液的流动形式20-21
• 2.3.2 缸盖水套的设计原则21-22
• 2.3.3 缸体水套的设计原则22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 冷却水套三维流场数值模拟计算方法24-37
• 3.1 计算流体动力学概述24
• 3.2 流体动力学基本控制方程24-25
• 3.3 三维湍流模型25-27
• 3.3.1 雷诺时均法26
• 3.3.2 标准k-ε两方程湍流模型26-27
• 3.4 数值求解技术27-29
• 3.5 计算网格的生成29-34
• 3.5.1 计算网格的类型29-30
• 3.5.2 非一致性网格30-32
• 3.5.3 靠近壁面的边界层网格32-33
• 3.5.4 冷却水套流场计算过程中的网格生成33-34
• 3.6 边界条件34-35
• 3.7 相关软件介绍35
• 3.8 本章小结35-37
• 4 发动机冷却水套三维 CFD分析37-51
• 4.1 模型及计算参数37
• 4.2 冷却水套几何模型的建立37-39
• 4.3 冷却水套的网格模型39-43
• 4.3.1 几何模型的处理39-40
• 4.3.2 局部网格40-41
• 4.3.3 边界层网格41
• 4.3.4 INTERFACE边界条件41
• 4.3.5 冷却水套网格模型41-43
• 4.4 冷却水套流场模拟的算法及边界条件43-44
• 4.5 冷却水套三维流场的计算及其分析44-49
• 4.5.1 缸盖水套内流场的CFD分析45-48
• 4.5.2 缸体水套的流场分析48-49
• 4.5.3 缸体水套的上水孔的流量分布49
• 4.5.4 水套整体的压力损失评价49
• 4.6 冷却水套的 CFD分析结论49-50
• 4.7 本章小结50-51
• 5 发动机冷却水套流场的改进及其分析51-62
• 5.1 改进水套流场的不同方案51-52
• 5.2 不同方案有限元模型的建立52-53
• 5.3 不同方案的 CFD分析结果53-61
• 5.3.1 缸盖水套的流场分析53-59
• 5.3.2 缸体水套的流场分析59-61
• 5.3.3 冷却水套的整体压力损失评价61
• 5.4 改进方案的 CFD分析结论61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 缸盖的热分析62-73
• 6.1 缸盖的热负荷综述62-63
• 6.2 温度场分析的有限元基础理论63-67
• 6.2.1 传热学经典理论63-65
• 6.2.2 初始条件和边界条件65-66
• 6.2.3 稳态传热和瞬态传热66-67
• 6.3 缸盖的稳态热分析67-70
• 6.3.1 缸盖有限元模型的建立67
• 6.3.2 缸盖热分析中边界条件的确定67-69
• 6.3.3 缸盖温度场的建立与分析69-70
• 6.4 改进流场后的缸盖稳态热分析70-72
• 6.5 本章小结72-73
• 7 全文工作总结及今后工作展望73-74
• 7.1 总结73
• 7.2 工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 樊利民;王铁;;发动机汽缸盖冷却水套的CFD分析与仿真研究[J];机械管理开发;2010年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 武亚娇;轿车发动机冷却水套稳态流动传热仿真研究[D];浙江大学;2010年

2 陈志娥;冷却水套结构对卧式柴油机冷却水流动特性影响研究[D];昆明理工大学;2010年

3 刘鹏;微型汽车发动机及整车热平衡试验系统开发[D];武汉理工大学;2010年

4 任超超;发动机冷却水套及缸盖传热的CFD分析[D];太原理工大学;2011年

5 韦凯军;某微型汽车整车热平衡实验研究与分析[D];吉林大学;2011年

6 徐聪聪;柴油机气缸盖热—流—固多场耦合仿真研究[D];中北大学;2011年

7 刘毅斌;汽油机冷却水套性能数值模拟与优化研究[D];湖南大学;2010年

8 蒲曾坪;发动机机体的数字化建模方法研究[D];华中科技大学;2009年

9 张斌_g;汽车发动机紧凑型冷却系统的研究[D];广东工业大学;2012年

10 李斌;基于流固耦合的发动机冷却水套—缸体传热研究[D];湖南大学;2012年

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本文编号：253413