天然气发动机冷却系统试验与数值模拟研究

近年来，伴随发动机的设计转速提高和结构设计要求加强，机组产生的热流密度也越来越大，产生的散热问题也越来越突出，主要表现在发动机冷却系统部件之间匹配不佳和冷却液温度偏高。因此，发动机部件匹配优化和冷却系统间的热量交换准确计算是解决高功率发动机性能问题的一项关键技术。合理的配置发动机运行的冷却水流量，保证发动机极限工况的安全运行，同时满足发动机标准状况下运行时冷却系统的高效率，既可以改善发动机的性能，也能降低机组的整体能耗，符合现代科学技术的要求，能很好的体现核心技术的竞争力。本文在大量实验数据的基础上，主要采用数值模拟的分析方法，对一台天然气发动机的冷却系统进行了具体的研究，主要内容如下： 根据该天然气发动机冷却器系统各部件之间的具体布置，运用FLOWMASTER软件建立了一维计算模型，并利用试验所得数据对模型的参数进行了标定。通过改变影响发动机冷却性能的相关参数，运用数据模拟计算得出结果，通过不同数据对比，可以具体分析出各因素对发动机冷却性能影响大小和各因素之间的相互联系。在保证发动机安全运行的条件下，改变发动机的水套散热量和水泵的转速，研究发动机水套散热量对发动机运行工况和冷却系统的影响。同时进行发动机热平衡试验及分析，研究发动机内热量分配情况。通过试验数据的分析和推理，得出如下主要结果：该天然气发动机的各系统的配合基本满足工况要求，但存在环境温度高或发动机低速运行时冷却水温度过高的问题，发动机各部件之间的匹配需更合理，冷却器的性能有提升空间。因此，可以通过优化发动机部件匹配和提高冷却器性能来改善发动机的设计。