重載車用柴油機缸蓋內冷卻水流動分析及強化傳熱研究.pdf

1、隨著柴油機升功率的大幅提高，柴油機的冷卻問題變得越來越突出，成為制約柴油機進一步發(fā)展的關鍵問題之一。 本文以YC6M360系列柴油機為研究對象，針對其冷卻能力不足、氣缸蓋鼻梁區(qū)出現熱裂、冷卻水經常開鍋等問題，開展了整機熱負荷、整機水流分布、氣缸蓋熱負荷和氣缸蓋水流分布等試驗以及冷卻水套內冷卻水流動與傳熱的數值模擬研究。 對該型柴油機冷卻系統(tǒng)的匹配和氣缸蓋冷卻水套的結構進行了優(yōu)化設計，結果表明，各種優(yōu)化設計方案能較好的提高

2、該機整機及氣缸蓋的冷卻能力，從而降低了該機整機熱負荷和氣缸蓋熱負荷，較好的解決了該機所出現的氣缸蓋鼻梁區(qū)熱裂、冷卻水經常開鍋等故障。 在發(fā)動機冷卻水流動模擬中，本文提出“如試驗結果缺乏，可以利用不同的軟件進行數值模擬來驗證另一軟件的數值模擬結果，只要模擬結果差異較小，就可認為該模擬結果是正確的”這一新的驗證方法。針對使用FIRE軟件進行的柴油機出水管內冷卻水流動數值模擬，分別使用傳統(tǒng)的試驗驗證方法和用另一軟件Fluent 進行數

3、值模擬驗證的方法進行了驗證。驗證結果表明：新的驗證方法可用于驗證另外的軟件的數值模擬結果。 利用數值模擬方法進行了基于正交實驗設計的上水孔擾流強化傳熱的研究，分析了全新設計的氣缸蓋冷卻水套中上水孔2和上水孔3 不同直徑對氣缸蓋內各區(qū)域對流換熱系數（HTC）的影響，并針對不同指標得出兩個上水孔直徑的最佳組合方案。 隨后，提出了“氣缸蓋內各區(qū)域的整體流速可看成是某上水孔不存在時該區(qū)域的整體流速和該上水孔存在時對該區(qū)域的整體流

4、速貢獻的疊加”，以及“上水孔對各區(qū)域HTC的貢獻包括因上水孔內冷卻水流動而引起該區(qū)域內流速變化對HTC的貢獻和湍動變化對HTC的貢獻”的分析方法。并基于此方法，成功地分離出各上水孔直徑時流經其中的冷卻水在各區(qū)域的擾流對該區(qū)域的HTC的強化程度，為上水孔的擾流設計提供了理論指導。 進行了氣缸蓋沸騰傳熱研究。通過數值模擬，對比了考慮冷卻水沸騰和不考慮冷卻水沸騰時氣缸蓋底部換熱系數的變化。另外，也對比了不同沸騰模型時換熱系數的變化，為