柴油机冷却系统工作过程数值仿真与试验研究

随着发动机升功率的不断提高,产生的热流密度也随之增大,普遍存在着发动机冷却液温度过高的问题。因此,对发动机冷却系统进行整体优化改进,解决高功率密度下发动机冷却和热平衡问题是必须突破的技术关键。 本文同时结合试验研究和仿真计算,对一台车用柴油机冷却系统的冷却性能和热平衡状态进行了深入研究,主要内容如下: (1)针对所研究的重载柴油机进行水流分布试验和热流分布试验,确定各缸冷却水流量分布情况和冷却系统各部件热流分布情况,为后续仿真计算模型验证与分析提供试验依据。 (2)根据冷却部件的具体布置,建立该发动机冷却系统的计算数学模型,利用试验数据对模型可信性进行验证。改变发动机冷却系统的部分参数,如散热器效率、水泵流量等,通过模拟计算和对比,对影响冷却性能的因素进行详细分析并提出可行的改进方案。 (3)建立该发动机冷却水套的三维模型,然后对单缸水套三维模型进行CFD计算。利用试验结果对CFD计算结果进行可信性验证,然后对水套关键流动区域,如缸盖内鼻梁区以及缸体内腔等流动情况进行分析。 (4)研究表明,原机型水套各缸之间存在着水流分布和热流分布不均匀的问题,缸盖水套流动较好,但是缸体流动情况有待优化改进。原机型所配冷却部件能基本满足车辆在中高速行驶时的冷却要求,但是要满足在夏季高温、低速行驶时的冷却要求需要对相关冷却部件进行再匹配。