本文關(guān)鍵詞：小型強化汽油機橫流冷卻系統(tǒng)性能數(shù)值模擬及優(yōu)化研究

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【摘要】：為了滿足日趨嚴格的油耗排放法規(guī),發(fā)動機的強化程度不斷提高,導致了缸蓋鼻梁區(qū)的熱負荷逐漸增大,對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。本文以一臺正向設(shè)計開發(fā)的滿足國ⅴ排放法規(guī)的小型強化三缸汽油機為研究對象,應用一維三維聯(lián)合仿真的數(shù)值模擬計算方法對該發(fā)動機橫流冷卻系統(tǒng)的性能進行優(yōu)化設(shè)計研究,并提出改進優(yōu)化方案,通過總結(jié)橫流冷卻流場的結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)律,為新型的橫流式冷卻系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計提供了可靠的參考依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)循環(huán)水路的分布及各冷卻元件參數(shù),搭建冷卻系統(tǒng)一維計算模型,對1.0T發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)進行初步評估,并據(jù)此獲得橫流水套流量、壓降等基本參數(shù)。其次,以機體、缸蓋冷卻水套為主要研究對象,建立橫流冷卻水流場的三維CFD計算模型,根據(jù)一維計算得到的發(fā)動機水套入口流量邊界,對初步設(shè)計的橫流水套的壓力、流場及換熱系數(shù)進行詳細的分析。結(jié)果表明,三維橫流水套的進出水口壓力損失達到60.5kpa,遠高于冷卻系統(tǒng)設(shè)計的要求,初步設(shè)計的橫流水套阻力過大,并且缸體水流場存在著分布不均勻等問題。再次,針對上述問題,提出包括增加水套進出水口高度、布置導流結(jié)構(gòu)、調(diào)整缸墊水孔和擋水板水孔等水套結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,在保證缸蓋、缸體水套關(guān)鍵區(qū)域流速和換熱滿足要求的前提下,盡可能降低橫流水套的壓力損失。最終的優(yōu)化方案壓力損失降低到41.6kpa,并基于此方案進行不同流量邊界條件下的三維橫流水套CFD計算,得到流量-壓降曲線。以此曲線作為冷卻系統(tǒng)一維模型中冷卻水套的特性曲線,結(jié)合供應商更新后的冷卻元件參數(shù),對優(yōu)化后的1.0T發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)進行一維計算。結(jié)果表明,在額定工況下優(yōu)化后的橫流冷卻系統(tǒng)各處的壓力、流量及溫度滿足設(shè)計要求。最后,該汽油機的第一代樣機試驗結(jié)果表明,該汽油機的動力性和經(jīng)濟性各項指標均達到了設(shè)計要求,冷卻系統(tǒng)指標正常,對本文橫流冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計進行了驗證。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK411

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本文編號：1240465