本文關(guān)鍵詞：基于CFD的四缸柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的數(shù)值仿真與優(yōu)化分析

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【摘要】：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能的好壞一直是制約著柴油機(jī)發(fā)展的重要因素之一,其發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)承受著很大的高溫?zé)嶝?fù)荷。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)主要功用就是通過(guò)冷卻介質(zhì)在冷卻水套中的三維流動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)多余高溫?zé)崃繋ё?確保發(fā)動(dòng)機(jī)可以在一個(gè)適宜的溫度環(huán)境下工作。氣缸體作為承受發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷關(guān)鍵部位,其所能夠承受的強(qiáng)度和可靠性直接制約著整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞。同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度過(guò)大、過(guò)小都會(huì)影響其冷卻效果,使其無(wú)法達(dá)到最佳的工作效果。既要防止高溫導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱出現(xiàn)冷卻不足現(xiàn)象,也要避免發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境溫度很低的情況下(冬季或嚴(yán)寒地區(qū))可能會(huì)發(fā)生的冷卻過(guò)度現(xiàn)象。因此,研究柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能的好壞對(duì)改善其工作性能有著至關(guān)重要的影響。本文以一款全柴公司最新自主研發(fā)的QC4F1四缸3.8升的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為結(jié)構(gòu)模型,主要研究其冷卻水套和冷卻關(guān)鍵區(qū)域,如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣處以及氣缸蓋鼻梁區(qū)(進(jìn)排氣門座以及氣門座和噴油嘴座之間區(qū)域)冷卻液流動(dòng)狀況。文章通過(guò)三維建模軟件CATIA建立柴油機(jī)冷卻模型,利用數(shù)值仿真分析軟件AVLFIRE模擬分析該模型的在一定流量的冷卻流動(dòng)后,其冷卻流場(chǎng)的三維流場(chǎng)分布情況,通過(guò)分析流場(chǎng)分布情況,得到該模型是否存在冷卻不足現(xiàn)象,對(duì)于存在的冷卻不足區(qū)域,通過(guò)改進(jìn)模型結(jié)構(gòu)從而進(jìn)一步改進(jìn)其冷卻效果。本文主要的研究工作如下：(1)利用數(shù)值模擬仿真的方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套的仿真研究,了解、掌握冷卻水套的模型建立方法并利用三維建模軟件CATIA來(lái)建立發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套三維模型,通過(guò)三維CFD仿真軟件對(duì)已建立好的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和后處理工作。對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行分析,分析冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻室套內(nèi)的流場(chǎng)分布情況。(2)通過(guò)改善QC4F1發(fā)動(dòng)機(jī)的模型結(jié)構(gòu),能夠達(dá)到預(yù)期的冷卻效果,有效地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體和氣缸蓋在“鼻梁區(qū)”的冷卻不足現(xiàn)象。在原機(jī)試驗(yàn)中加大冷卻液流量從而改善了因冷卻液流動(dòng)不足或流動(dòng)阻力帶來(lái)的不良效果。同時(shí)也證明了采用三維CFD仿真方法的可行性,以及試驗(yàn)驗(yàn)證的可靠性。(3)總結(jié)數(shù)值模擬仿真的結(jié)果,并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法,改善發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻效果,為后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)發(fā)展提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.172

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