發(fā)布時(shí)間：2017-09-30 00:34

  本文關(guān)鍵詞：多缸柴油機(jī)冷卻水腔流動(dòng)不均勻性研究

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【摘要】：冷卻系統(tǒng)是柴油機(jī)的重要組成部分,是柴油機(jī)可靠有效工作的不可或缺的重要保障。但由于流動(dòng)阻力和傳熱不均勻的存在,導(dǎo)致各缸冷卻不均勻,各缸工作狀態(tài)不一致。本文以多缸柴油機(jī)的冷卻水腔為研究對象,對冷卻系統(tǒng)的流場、壓力場和溫度場的不均勻性進(jìn)行了三維仿真研究。本文使用SolidWorks建立不同缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水腔的三維幾何模型,包括缸蓋、水套和回水管,組合成直列3缸機(jī)、4缸機(jī)、5缸機(jī)和6缸機(jī)的冷卻系統(tǒng),并使用ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本文使用Fluent軟件對不同缸數(shù)的流場進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明,在相同發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口流量的情況下,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)的增加,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)總壓降減小,即發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)阻力下降,進(jìn)口壓力從3缸機(jī)的157.9kPa下降到6缸機(jī)的79.91kPa。隨著氣缸數(shù)的增加,各缸蓋之間的流量差異越大,距離冷系統(tǒng)卻入口越遠(yuǎn),氣缸蓋的流量越低。三、四、五、六缸的氣缸蓋流量不均勻度逐漸增加,分別為8.62%、18.11%、32.18%、47.88%,且缸數(shù)越多,不均勻度增加的幅度越大。本文以6缸機(jī)為例,通過兩次改變水套兩側(cè)的連接孔降低了流動(dòng)阻力和各缸流量分配的不均勻度,分別為單側(cè)水套優(yōu)化和兩側(cè)水套優(yōu)化。與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比,水套改變后發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水腔進(jìn)口壓力從79.91kPa下降到70.92kPa,總體下降了8.99kPa,下降幅度為11.25%。不均勻度從未優(yōu)化時(shí)的43.52%下降到整體優(yōu)化結(jié)束后的20.84%,總體下降22.68%,不均勻度有了明顯的好轉(zhuǎn)。本文以6缸機(jī)為例,通過改變火力面溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液進(jìn)口溫度兩種方式進(jìn)行仿真計(jì)算,分析這兩種情況對冷卻水腔溫度場的影響。結(jié)果如下:隨著發(fā)動(dòng)機(jī)火力面溫度增加,各缸缸蓋進(jìn)、出口溫度都呈線性增加,冷卻液出口溫度和進(jìn)出口溫差也呈線性增加,火力面溫度每上升10K,進(jìn)出口溫差增大0.7K。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液進(jìn)口溫度的增加,各缸蓋進(jìn)、出口溫度都呈線性增加,冷卻液出口的溫度也增加,但是進(jìn)出口溫差呈線性下降的趨勢,冷卻液進(jìn)口溫度每增加5K,進(jìn)出口溫差下降2.3K。
【關(guān)鍵詞】：多缸柴油機(jī) 冷卻水腔 流場 溫度場 不均勻性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 本論文研究的目的和意義10-11
• 1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用10
• 1.1.2 研究冷卻系統(tǒng)對多缸機(jī)的意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國外研究概況11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究概況12-14
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 多缸柴油機(jī)冷卻水腔模型的建立15-29
• 2.1 冷卻水腔的組成15
• 2.2 三維CFD軟件介紹15-21
• 2.2.1 三維CFD軟件FLUENT的介紹16
• 2.2.2 流動(dòng)及換熱的基本控制方程16-19
• 2.2.3 CFD求解計(jì)算的方法19-20
• 2.2.4 CFD仿真的基本過程20-21
• 2.3 柴油機(jī)水腔計(jì)算域的幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分21-28
• 2.3.1 主要模型的建立21-24
• 2.3.2 柴油機(jī)水腔計(jì)算域的計(jì)算網(wǎng)格的劃分24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 缸數(shù)對冷卻水腔流動(dòng)不均勻性的影響29-49
• 3.1 冷卻水腔Fluent計(jì)算模型的參數(shù)設(shè)置29-31
• 3.1.1 計(jì)算模型設(shè)置29
• 3.1.2 計(jì)算邊界條件與初始條件29-30
• 3.1.3 收斂標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定30-31
• 3.2 3 缸機(jī)冷卻水腔水路的流場分布31-35
• 3.2.1 3 缸機(jī)冷卻水腔整體流場分布31-32
• 3.2.2 3 缸機(jī)冷卻水腔關(guān)鍵位置的流場分布32-35
• 3.3 4 缸機(jī)冷卻水腔水路的流場分布35-38
• 3.3.1 4 缸機(jī)冷卻水腔整體流場分布35-36
• 3.3.2 4 缸機(jī)冷卻水腔關(guān)鍵位置的流場分布36-38
• 3.4 5 缸機(jī)冷卻水腔水路的流場分布38-42
• 3.4.1 5 缸機(jī)冷卻水腔整體流場分布38-40
• 3.4.2 5 缸機(jī)冷卻水腔關(guān)鍵位置流場分布40-42
• 3.5 6 缸機(jī)冷卻水腔水路的流場分布42-45
• 3.5.1 6 缸機(jī)冷卻水腔整體流場分布42-43
• 3.5.2 6 缸機(jī)冷卻水腔關(guān)鍵位置流場分布43-45
• 3.6 缸數(shù)變化對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水腔流場的影響45-47
• 3.6.1 缸數(shù)變化對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水腔壓力場分布的影響45-46
• 3.6.2 缸數(shù)變化對發(fā)動(dòng)機(jī)各缸缸蓋流量分布的影響46-47
• 3.7 本章小結(jié)47-49
• 第4章 水套結(jié)構(gòu)對冷卻水腔的影響49-61
• 4.1 水套單側(cè)連接孔加厚對冷卻水腔的影響49-54
• 4.1.1 水套單側(cè)加厚后壓力場分布49-51
• 4.1.2 水套單側(cè)加厚后速度場分布51-54
• 4.2 水套兩側(cè)加厚對冷卻水腔的影響54-58
• 4.2.1 水套兩側(cè)加厚后壓力場分布54-56
• 4.2.2 水套兩側(cè)加厚后速度場的分布56-58
• 4.3 水套結(jié)構(gòu)改變前后數(shù)據(jù)對比58-59
• 4.3.1 壓力數(shù)據(jù)的變化58
• 4.3.2 流量數(shù)據(jù)的變化58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第5章 溫度條件對冷卻水腔溫度場的影響61-72
• 5.1 火力面溫度對冷卻水腔溫度場的影響61-66
• 5.1.1 Fluent計(jì)算模型設(shè)置61
• 5.1.2 火力面溫度對各缸蓋溫度的影響規(guī)律61-64
• 5.1.3 冷卻水腔的溫度場分布64-66
• 5.2 冷卻液進(jìn)口溫度對冷卻水腔溫度場的影響66-70
• 5.2.1 Fluent計(jì)算模型設(shè)置66-67
• 5.2.2 冷卻液進(jìn)口溫度對各缸蓋溫度的影響規(guī)律67-70
• 5.2.3 冷卻液進(jìn)口溫度對關(guān)鍵截面溫度分布的影響70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 第6章 全文總結(jié)與展望72-75
• 6.1 全文總結(jié)72-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單78-79
• 致謝79

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本文編號：945178