内燃机气缸盖冷却水腔的优化分析研究

发布时间：2017-03-24 00:16

  本文关键词：内燃机气缸盖冷却水腔的优化分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内燃机是一种热能动力机械,是工农业生产中的重要动力机械之一。随着科学技术的不断发展,内燃机的强化程度和性能指标逐渐提高,内燃机的热负荷随之增加,这对内燃机的可靠性和寿命造成不利影响。本文针对内燃机气缸盖的强度和可靠性问题,主要用CFD对单体气缸盖的冷却水腔进行深入研究。 本文以对内燃机单体气缸盖冷却水腔的三维建模为基础,对冷却水的三维流场进行理论分析、数值计算,为单体气缸盖设计合理的冷却水腔,并探索冷却水腔的优化设计方案。 参考一种新150系列大功率发动机的二维图纸,使用三维CAD软件Pro/Engineer建立气缸盖冷却水流场的几何三维模型,利用前处理软件GABMBIT对模型进行分析处理及划分网格,使用CFD计算软件FLUENT进行流场(速度场、温度场)计算、对结果进行后处理和分析。由于气缸盖冷却水腔的结构非常复杂,完全按照真实模型来建立计算模型非常困难且并不必要,因此在保证与原水腔内流场尽可能一致的前提下,采用简化的三维模型进行研究。在模拟计算过程中认为冷却水在水腔内的流动状态是绝热、不可压缩的粘性湍流流动,采用稳态的计算模式进行计算。为了兼顾快速收敛和精确结果的目的,使用混合型网格和二阶差分格式,在模拟计算过程中求解连续性方程、动量方程(Navier-Stokes方程)、能量守恒方程以及标准的k-ε湍流模型方程和壁面方程。并尝试通过对单体气缸盖温度场的初步分析,来验证冷却水腔设计的合理性。三维流场的计算结果和气缸盖的温度场分析结果均证明冷却水腔设计较合理。
【关键词】：内燃机 气缸盖 水腔 流场
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK403
【目录】：

• 第一章 前言8-13
• 1.1 内燃机及其气缸盖冷却系研究的意义8-9
• 1.2 冷却系研究的主要方法9-10
• 1.3 气缸盖冷却系研究的历史和现状10-12
• 1.4 本文的研究目的和主要内容12-13
• 第二章 气缸盖冷却系的初步分析13-19
• 2.1 内燃机的热平衡13-15
• 2.2 冷却水腔的结构15-16
• 2.3 冷却水腔的设计原则16-18
• 2.3.1 温度场的设计原则17
• 2.3.2 速度场的设计原则17-18
• 2.4 小结18-19
• 第三章 冷却水腔分析研究的理论基础和软硬件环境19-31
• 3.1 三维流场CFD 分析的理论基础19-21
• 3.2 气缸盖分析的理论基础21-24
• 3.2.1 气缸盖机械应力分析的理论基础21-23
• 3.2.2 气缸盖温度场计算分析的理论基础23-24
• 3.3 气缸盖冷却水腔建模与分析的软硬件环境24-30
• 3.3.1 气缸盖冷却水腔建模与分析的硬件环境24
• 3.3.2 气缸盖冷却水腔建模与分析的软件环境24-30
• 3.4 小结30-31
• 第四章 单体气缸盖冷却水腔的建模及流场的计算31-45
• 4.1 冷却水腔的三维建模31-32
• 4.2 用GAMBIT 软件对模型进行前处理32-36
• 4.3 三维流场的计算36-43
• 4.4 小结43-45
• 第五章 对冷却水腔的评价及其优化方案的探索45-51
• 5.1 用CFD 计算的结果进行评价及探索优化方案45-46
• 5.2 单体气缸盖的温度场分析46-50
• 5.2.1 冷却水腔表面的换热系数和水温采用经验值46-47
• 5.2.2 冷却水腔表面的换热系数和温度采用流场的计算结果47-49
• 5.2.3 分析比较气缸盖的两种温度场及优化冷却水腔49-50
• 5.3 小结50-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 参考文献53-56
• 发表论文和科研情况说明56-57
• 致谢57

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘永;李国祥;付松;石秀勇;白书战;;一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型[J];内燃机学报;2008年01期

2 刘永;李国祥;;缸盖水腔表面温度场的确定[J];内燃机与动力装置;2007年01期

3 刘永;李国祥;;一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型[J];内燃机与动力装置;2007年02期

4 马震;孙红飞;王兴海;宁智;;小型航空活塞发动机起飞工况冷却水道流场及冷却特性分析[J];小型内燃机与摩托车;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年

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本文编号：264823