170F汽油機冷卻系統(tǒng)CFD分析與試驗研究.pdf

1、我國通用小型汽油機產(chǎn)量逐年增加，已經(jīng)成為世界最大通用小型汽油機產(chǎn)銷國之一，但是我國大部分通用小型汽油機存在工作熱負荷過高，散熱不足且不均勻等問題，導致整機溫度偏高，汽油機進氣量減少而性能下降，消聲器過熱及表面溫度偏高，安全要求不過關。因此開展通用小型汽油機冷卻系統(tǒng)研究來提高汽油機綜合性能有重要的學術意義和實用價值。
　　 本文從降低通用小型汽油機熱負荷，改善其工作可靠性方向著手，以170F汽油機冷卻系統(tǒng)為研究對象，為其散熱量、冷

2、卻空氣所需量、風扇結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了數(shù)學模型，方便原機的結(jié)構(gòu)參數(shù)校核及優(yōu)化方案設計;同時進行了發(fā)動機性能參數(shù)隨機油溫度變化的試驗以及標定工況下冷卻空氣流速測量試驗，對試驗結(jié)果進行了初步分析，并為CFD計算分析提供了部分邊界條件;另外根據(jù)CFD理論，使用Pro/engineer、Hypermesh、Fluent、Tecplot等軟件工具，建立了冷卻系統(tǒng)包括氣缸蓋、導風罩、風扇、擋風板、氣缸體等零部件三維實體及計算域模型，模擬計算出冷卻系統(tǒng)流動

3、與傳熱模型，對結(jié)果進行了詳細分析，并將模擬計算結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)進行了比對，驗證了模型的準確性，總結(jié)出四個存在的問題:原機在標定工況下風扇供風量偏小，冷卻強度不夠;導風罩結(jié)構(gòu)設計不合理，導致氣缸蓋和氣缸體冷卻風分配比例不當，而且部分冷卻風在導風罩內(nèi)死區(qū)有較大能量損失，導致風扇產(chǎn)生的冷卻風利用效率不高;氣缸蓋鼻梁區(qū)溫度過高，火力面溫度分布不均勻，溫度梯度較大，影響氣缸蓋機械強度和耐久性;原機冷卻風道設計不合理，冷卻鼻梁區(qū)的冷卻風道橫截面積較小

4、，流速和流量不夠，并且冷卻風導向性不好，導致氣缸蓋表面冷卻風分配不合理，冷卻不均勻。
　　 針對原機存在的問題，本文提出了以下優(yōu)化方案:改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)參數(shù)，增加冷卻風量;優(yōu)化導風罩結(jié)構(gòu)，改變蝸殼擺置方向，以匹配氣缸體空間位置;更改氣缸蓋風道結(jié)構(gòu)，擴大鼻梁區(qū)流通截面，增加冷卻風道一處擋風板，合理引導冷卻風。最后對優(yōu)化方案進行了計算和試驗校核，驗證了其在保證適量冷卻風流量的情況下，能達到冷卻流場分布合理，氣缸蓋溫度場分布均勻，熱負荷降