柴油机缸内冷却液流动数值模拟研究

发布时间：2017-06-24 21:04

  本文关键词：柴油机缸内冷却液流动数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内燃机水套冷却液的流动直接影响内燃机冷却效果、高温零部件的热负荷、内燃机的热量分配和能量利用,冷却液的温度还对排放有较显著的影响。随着内燃机增压等不同强化手段的利用,有效的改善内燃机的冷却循环系统已成为内燃机设计制造的重要内容。由于冷却水套结构的复杂性,目前的实验研究仅限于宏观温度和流量的对比和分析。难以进行水套冷却液流动状态的实际考察。因此,内燃机水套冷却液流动数值模拟便逐渐成为目前研究内燃机水套冷却液流动、设计和优化水套结构的重要手段。 本文综述了目前缸体冷却水套数值模拟的现状,分析发现,目前水套的传热模拟结果误差较大,远不能满足工程需要,需进一步深入研究探讨。通过对近年来CFD数值模拟中湍流计算模型的最近发展和应用的讨论和分析,指出了V2F湍流模式作为一种新颖而有效的湍流模式更适合于内燃机冷却液的流动计算。分析了6110型柴油机水套特点,考虑网格划分的要求,经过适度处理,应用Pro/Engineer建立了缸体水套的实体模型,并将机油冷却器水腔纳入该模型,同时,为考察缸盖出水口位置对缸内冷却液流动的影响,加入了缸盖水套的简化水腔部分。考察了网格生成的各种技术,应用Pro-am建立了带贴壁网格的并经过局部细化的高质量流体计算网格;对水套冷却液流动数值模拟中较难确定的换热边界以及其它一些参数给予了详细的分析讨论和确定。详细分析了速度场、传热系数等主要流场参数,发现在排气侧第三缸出现了流动死区等缺陷,并分析了其形成原因。提出了改进意见并对个别改进方案进行了数值模拟。 分析了影响数值模拟精度的几种原因,最主要的原因是通常的模拟技术中难于对水套近壁区进行准确模拟。V2F湍流模式能准确的预测近壁区的流动,更适合于模拟缸体水套内的复杂流动和传热模拟。本文首次使用了V2F湍流模式对缸体水套的流动进行了模拟,与通常使用的k-ε模式进行了计算结果的比较。 本文得到了有效的模拟结果,并为内燃机水套内的复杂流动和传热模拟提供了重要的参考价值。
【关键词】：冷却水套 冷却液流动 数值模拟 计算流体力学 V2F湍流模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK421
【目录】：

• 1 绪论8-22
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 计算流体力学简介9-12
• 1.3 湍流计算模型概述及其在内燃机领域的应用12-20
• 1.3.1 湍流模式理论概述13-15
• 1.3.2 两种目前应用活跃的涡粘性模式(k-ω模式和V2F模式)15-17
• 1.3.3 大涡模拟及分离涡模拟17-19
• 1.3.4 湍流计算模型在内燃机工程领域的应用19-20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 2 模型建立与网格划分22-38
• 2.1 柴油机缸体水套模型建立22-27
• 2.1.1 缸体水套建立应考虑的几点因素22-24
• 2.1.2 6110型柴油机缸体水套结构特点24-27
• 2.2 网格划分27-38
• 2.2.1 网格生成技术27-30
• 2.2.2 六面体网格生成技术30-33
• 2.2.3 网格生成软件模块PRO-AM33-34
• 2.2.4 柴油机缸体网格的划分34-38
• 3 缸体内冷却液流动的数值计算38-60
• 3.1 基本守恒方程38-39
• 3.2 数值求解方法39-41
• 3.3 初始条件边界条件设定41-44
• 3.3.1 入口42
• 3.3.2 出口42-43
• 3.3.3 壁面边界43-44
• 3.4 计算结果分析44-60
• 3.4.1 主要计算结果总体分析45-47
• 3.4.2 速度场分析47-51
• 3.4.3 温度场分布及换热分析51-54
• 3.4.4 缸体水套出水孔的流量分布54-55
• 3.4.5 缸体水套评价55-56
• 3.4.6 水套设计改进意见56-59
• 3.4.7 内燃机水套设计参考建议59-60
• 4 冷却水套数值模拟的探讨60-69
• 5 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 论文工作展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 奚耀山;;污水处理的重要工具——浮罩式集油器[J];工程建设与设计;1983年04期

2 徐载熊,杨传义,于淑贞;冷却液对PCD修整器耐磨性的影响[J];金刚石与磨料磨具工程;1992年06期

3 星桥;高压冷却液可提高切削速度和刀具寿命[J];世界制造技术与装备市场;1995年03期

4 张养军，张和平，邹燕珍，李兰凤;金属加工中的微乳液的研制[J];轴承;1996年10期

5 贺宽;发动机冷却液泄漏故障的排查[J];工程机械与维修;2003年05期

6 许旭,钱益民,张忠德;BioFocus3000型毛细管电泳仪循环温控部分常见问题的处理[J];分析仪器;2004年04期

7 姚明;冷却系统常见故障排除[J];世界汽车;2004年11期

8 ;121柴油机使用保养介绍(一)[J];柴油机设计与制造;2005年04期

9 杨晓波;丛祥安;;切诺基发动机冷却系统的保养与维修方法[J];农机使用与维修;2006年06期

10 杨志国;张书梅;;发动机冷却液异常减少时的检修[J];河北农机;2009年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 易如娟;冷观俊;米红英;;不同配方类型冷却液的特点及性能比较[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年

2 包华辉;朱天一;孙旭日;;硅酸盐型汽车冷却液的研制[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年

3 曹金山;;重型汽车冷却系冷却液的加注与系统除气研究[A];中国重汽科协获奖学术论文选编（2002-2003）[C];2004年

4 杨兵;张凯蛟;黄红亚;;发动机冷却液的发展趋势[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第11届年会论文集[C];2004年

5 张里;;乙二醇型发动机冷却液标准浅议[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十二届年会论文集[C];2006年

6 孙宝林;;缓进给强力成形平面磨床设计[A];2001年冀晋蒙豫鲁鄂川沪云贵十省区机械工程学会学术研讨会论文集（内蒙古分册）[C];2001年

7 杨森;;R&S全固态发射机液冷系统原理分析[A];2007第二届全国广播电视技术论文集2（上）[C];2007年

8 周建军;冷观俊;;高效液相色谱法测定冷却液中的癸二酸[A];中国汽车工程学会油料委员会第十届年会论文专辑[C];2002年

9 张广丰;杨维才;吕俊波;王明栋;;铀表面粘污的红外和拉曼光谱分析[A];第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集[C];2008年

10 孟庆昌;范宇;刘巨斌;;圆盘空化器超空泡定常流动数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 范增军;冷却液，一年四季都应该使用[N];中国汽车报;2003年

2 李润玫王关利;CH－3在冷却液领域完成一次革命[N];科技日报;2000年

3 本报记者 范增军;假冒伪劣冷却液又死灰复燃[N];中国汽车报;2003年

4 贾君;19种质量不合格机动车冷却液被曝光[N];中国消费者报;2007年

5 ;正确选择和使用冷却液[N];卫生与生活报;2007年

6 姜雪丽 周芙蓉;近四成发动机冷却液质量不合格[N];中国石油报;2006年

7 唐山市丰润区畜牧水产局 王庆泽;电喷发动机夏季也须使用冷却液[N];河北科技报;2002年

8 贾君;15种不合格冷却液产品被曝光[N];中国消费者报;2008年

9 夏文俊;三个质量问题困扰冷却液[N];中国质量报;2006年

10 高亚兰;发动机冷却液近四成不合格[N];国际商报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王兆文;重载车用柴油机缸盖内冷却水流动分析及强化传热研究[D];华中科技大学;2008年

2 田洪祥;内燃机冷却液缓蚀剂的应用研究[D];武汉理工大学;2005年

3 张毅锋;高阶精度格式（WCNS）加速收敛和复杂流动数值模拟的应用研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2008年

4 李洪乾;水泥浆环空流动数值模拟及固井质量控制方法研究[D];西南石油学院;2002年

5 胡运聪;振动叶栅非定常流动数值模拟与叶片颤振分析[D];西北工业大学;2003年

6 韩先洪;成型充填过程中非等温非牛顿粘弹性流动数值模拟[D];大连理工大学;2007年

7 潘存鸿;浅水间断流动数值模拟及其在钱塘江河口涌潮分析中的应用[D];上海大学;2007年

8 李佑长;四缸柴油机缸盖传热研究[D];武汉理工大学;2007年

9 李勋锋;北京正负电子对撞机束流管及其热控制系统研究[D];北京科技大学;2008年

10 黄维菊;旋转横流膜微滤压力场及流动数值模拟研究[D];四川大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵大文;柴油机缸内冷却液流动数值模拟研究[D];大连理工大学;2005年

2 尤彦彦;后置发动机大客车冷却不足的改进措施与试验研究[D];广西大学;2004年

3 谭瑞松;缸体生产线规划设计[D];哈尔滨工程大学;2002年

4 唐光普;曲线拉伸流动数值模拟基础的研究[D];重庆大学;2002年

5 张恒涛;机加工废冷却液处理技术的实验研究[D];西安建筑科技大学;2010年

6 徐亚飞;D30柴油机气缸盖冷却水套流场的CFD分析[D];昆明理工大学;2007年

7 兰志俊;KDP晶体SPDT加工时冷却液对表面质量影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

8 焦会立;冷却液对板形影响的分析[D];燕山大学;2008年

9 李晋英;AZ91D镁合金在冷却液及大气环境中的腐蚀研究[D];太原科技大学;2009年

10 刘海渔;砂轮磨损机理分析及砂轮堵塞的实验研究[D];湖南大学;2006年

  本文关键词：柴油机缸内冷却液流动数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：479484