多缸柴油机冷却系统流固耦合传热仿真研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljc20090204
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冷却系统作为柴油发动机的重要组成部分,为柴油发动机在各个工况下正常工作提供有力保障。对于V型6缸柴油机而言,不仅存在单排气缸冷却水流动和传热的不均匀性,同时左右两排气缸之间也存在冷却水的流动和传热的不均匀性,这就导致了整体的V型6缸柴油机6个气缸之间存在较大的冷却不一致性。本文以V型6缸柴油机的冷却水腔为研究对象,使用Solid Works软件分别建立了原机模型、冷却水流动方向分别为down-top和top-down时的模型1、模型2、模型3、以及最终改进的V型6缸模型的流固耦合传热仿真模型,并使用ICEM软件进行模型的网格划分。使用FLUENT软件对原机模型的1-3缸和4-6缸流固耦合传热模型分别进行仿真计算,对发动机1-6缸整体进行分析,结果表明,1-6缸缸盖入口处冷却水最大温差为4.61K;1-6缸缸盖出口处冷却水最大温差为5.77K;1-6缸燃气整体散热量不均度为2.5%;1-6缸缸盖冷却水流量不均度为35.09%。随着入口冷却水总流量的增加,水套整体进出口压差增加,缸盖入口处最大温差和出口处最大温差都降低,而各缸燃气总散热量不均度和冷却水流量不均度变化不大。使用FLUENT软件分别对冷却水流动方向为down-top和top-down时的模型1、模型2、模型3的1-3缸进行仿真,结果表明,当冷却水流动方向为down-top时的模型1、模型2、模型3及冷却水流动方向为top-down时的模型1与原机模型相比,各缸缸盖冷却水流动不均度及缸盖入口处冷却水最大温差和出口处冷却水最大温差都降低,总散热量不均度增加;当冷却水流动方向为top-down时的模型2和模型3与原机模型相比,各缸缸盖冷却水流动不均度、缸盖入口处冷却水最大温差和出口处冷却水最大温差、总散热量不均度都降低;所有模型与原机模型相比进出口压差都降低。综合考虑各方面因素后,最终冷却水套结构选择了冷却水流动方向为top-down时的模型1,并对该模型进行优化后建立了最终的V型6缸柴油机冷却水套流固耦合传热仿真模型,使用FLUENT软件对该模型进行仿真计算。结果表明,1-6缸冷却水流动不均度为4.53%;1-6缸缸盖入口处冷却水最大温差和出口处冷却水最大温差分别为0.05K、0.38K;1-6缸各缸总散热量不均度为2.23%。
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