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.pdf

1、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)構優(yōu)化規(guī)律，為新型的橫流式冷卻系統(tǒng)的開發(fā)設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，

2、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)設計的要求，初步

3、設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、調(diào)整缸墊水孔和擋水板水孔等水套結(jié)構優(yōu)化方法，在保證缸蓋、缸體水套關鍵區(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