振荡条件下金属颗粒对气液两相流动与混合特性影响的试验研究

为进一步提升柴油机活塞腔的换热性能,通过加入金属颗粒来提升振荡状态下的两相混合程度。采用振荡流动试验方法,结合数字图像处理技术,研究金属颗粒在振荡状态下的运动学特性和两相振荡流动特性,进一步讨论转速、充液率对金属颗粒运动和最大气泡直径和混合率的影响。结果表明:转速是影响气液两相流振荡流动效果的主要因素。随着转速的增加,金属颗粒到达方腔上壁面时间缩短,瞬时速度增大,相对于270 r/min,330 r/min冲击上壁面的平均速度变化率增加133%,冲击壁面的强度增加。相对于25%充液率,75%充液率的金属颗粒冲击上壁面的最大瞬时速度降低68%,充液率过高,降低颗粒冲击上壁面强度。50%充液率左右和高转速条件下,颗粒冲击壁面强度降低,但气液两相流混合程度最好。

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算,必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法,建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型,并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算,得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场;再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理,水腔内微涡和流动死区减少,缸套穴蚀减轻,此数值模拟方法是合理的。

装载机冷却组优化匹配的试验研究

车辆的换热器多集中布置,构成冷却组,冷却组在车辆中起着十分重要的作用。冷却组的合理匹配不仅与各换热器换热能力有关,还与它们的位置有关。以装载机油气水冷却组为研究对象,通过理论计算和试验验证,对现有冷却组结构进行调整,提高了冷却组换热能力,解决了装载机水散热器开锅、液压油散热器和变矩器油散热器散热不好的问题。

车用柴油机气缸盖热负荷的改善

为了改善气缸盖热负荷并进行合理设计,以车用柴油机气缸盖内冷却水流动为研究对象,对气缸盖底面上水孔内冷却水流量进行了测量,对气缸盖内冷却水流动进行了模拟分析;根据试验和分析结果,指出了该水腔中上水孔结构设计不合理之处,提出了优化方案;对改进前后气缸盖底部温度进行了测量.测量结果表明,改进后的该重型柴油机,气缸盖鼻梁区的最高温度和温度梯度显著降低,气缸盖热负荷得到较好改善.

发动机电控冷却系统建模设计与优化

根据发动机冷却系统的结构及工作过程,提出简化分析发动机冷却系统的若干假定,在此基础上运用集总参数法建立发动机电控冷却系统的数学模型;对一台发动机的起动过程进行仿真计算,并进行试验验证,结果表明该模型比较合理,适用于发动机冷却系统的动态传热计算;设计了发动机冷却液温度控制系统的控制策略,并进行控制仿真;在传热稳态工况下,进行了冷却系统的能耗优化设计。

某16缸中速柴油机冷却水系统分析与优化

为了分析某柴油机冷却水套冷却性能,用CFX软件对整体冷却水系统进行绝热的三维流动模拟并对冷却效果最差的8#缸进行了气缸盖-冷却水套-气缸套的流固耦合传热仿真,获得了详细的速度场和温度场分布。模拟结果显示整体冷却水套大部分区域流速在0.5m/s以上,进排气门冷却环的流速最大,高温区域主要集中在气缸盖火力面、排气道侧和气缸套中部。在此基础上,提出了冷却水套的三种改进方案并进行比较,结果表明:方案3为最佳优化方案,其平均传热系数比原方案提高了30%以上。

基于前馈的柴油机冷却液温度控制策略研究

采用集总参数法建立了增压柴油机冷却系统模型,对增压柴油机冷却系统控制策略进行了研究。通过热平衡试验验证了该冷却系统模型的准确性。在冷却系统模型的基础上基于冷却系统附件功耗最低的原则,设计了增益可变的PI反馈控制加前馈模块的冷却液温度控制策略,并与广泛应用的电磁离合器控制冷却系统及传统机械式冷却系统进行仿真计算对比。研究结果表明:采用MAP前馈-PI反馈的冷却系统控制策略在C-WTVC循环下能将冷却液温度波动控制在±1℃范围内;相对电磁离合器控制式冷却系统,该控制策略使冷却系统功耗在市区循环、公路循环、高速循环下分别下降66.5%、67.3%、45.1%,冷却系统性能得到明显改善。

发动机气缸盖冷却水流动试验及CFD分析

针对高强化发动机气缸盖的冷却问题 ,采用流量压力测量法和染色剂法对透明气缸盖水腔进行了水流分布试验 ,得到冷却水在缸盖复杂水腔内的流场分布和水腔的流动阻力与进出水孔的流量 ,并对缸盖水腔不合理的地方加以改进 ;然后用FIRE软件对改进前后的缸套水腔冷却水流动进行数值模拟 ,得到冷却水在缸盖水腔内的三维流场 .将试验结果与CFD分析结果加以对比 ,表明水腔改进后流量和压力分布合理 ,微涡和流动死区减少 。

喷油冷却活塞传热过程的流固耦合分析

应用ANSYS Fluent软件建立发动机活塞及其冷却结构三维瞬态流-固-热耦合模型,通过燃烧计算得到燃气平均温度与平均传热系数,作为燃烧室壁面热边界;活塞及其冷却结构采用流固耦合计算,使用两相流流体体积(VOF)模型与动网格模拟活塞喷油冷却过程;通过瞬态传热数值仿真,得到活塞振荡油腔流场云图、油气分布云图、冷却油腔传热系数及活塞温度分布,与标定工况下活塞温度测试数据对比分析,研究结果表明:仿真结果与测试数据误差在5%以内,由此说明应用活塞流-固-热耦合仿真方法可以较好模拟柴油机活塞及其冷却结构瞬态传热。

柴油机智能化控制冷却系统试验研究

基于某型大功率密度柴油机建立了智能化控制冷却系统试验台架,并进行了热平衡台架试验和智能化冷却控制试验。试验表明:智能化控制冷却系统能保证观测点温度在目标温度±1℃范围内变化,所消耗的功率比原冷却系统平均减小约10%。试验证明了所建立的智能化控制冷却系统具有良好的调节性和稳定性,能够以较小的耗功保证柴油机在合适的热状况下工作。

HDD冷却液的特性和性能试验研究

研究了重型柴油机(HDD)对冷却液的性能要求,分析借鉴了ASTM系列标准。开发了水泵气穴循环腐蚀试验台、缸套试片超声波气穴试验仪、气液相冷热交变腐蚀试验仪,并研究建立了试验方法。利用该设备和仪器完成了一汽长寿命HDD冷却液和储存期达到180天的热试机冷却液的研制和特性试验,结果表明所研究的设备、仪器和方法可以满足要求。进行了纳米冷却液试验,发现HDD冷却液中加入3%wt的纳米石墨后,冷却能力提高了约15%。

柴油机双回路冷却系统的设计和试验

针对当前汽车运输中发动机普遍存在的冬季预热缓慢和夏季过热现象,设计了双回路智能冷却系统。该系统由单片机根据冷却液温度控制冷却风扇和电动水泵的运转,结合两个节温器的开闭,可分别对缸体和缸盖的温度进行自动控制。将该双回路冷却系统在CA498柴油机上进行了试验。结果证明,该冷却系统可以将发动机暖机阶段的预热时间减少,油耗降低;可避免过热现象的发生;各工况下HC的排放率也得到了降低。

基于CFD分析的车辆冷却风道综合性能评价

为了优化车辆冷却风道,提出了基于计算流体力学(CFD)分析的车辆冷却风道综合性能评价方法,建立了风道CFD模型并对模型精度进行了试验验证,确定了由CFD分析可获得的风道总压降、散热器压降、风扇消耗功率和排气百叶窗出口温度作为风道综合性能评价指标,应用隶属度线性加权规划法建立了评价模型。实例应用显示,在动力舱空间尺寸允许并保证满足设计散热量的前提下,增大散热器芯体的宽度和长度、蜗壳出口高度和侧出口高度、排气百叶窗尺寸和减少进气百叶窗叶片,可以使冷却风道的综合性能得到提高。

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。

间距对轮式装载机冷却组性能影响的风洞试验

为了研究换热器间距对冷却组性能的影响,将某轮式装载机后置冷却组放在风洞试验台上进行测试.该冷却组由中冷器、液压油冷却器、水散热器和变矩器油冷器组成,分成三排布置.通过改变换热器排与排之间的距离进行测试.研究结果表明,冷却单元的间距对冷却组的性能有着积极的影响.与间距10 mm相比,冷却空气风速在1.8-10.0 m.s-1下,间距100 mm时冷却组换热能力提高3.1%-7.4%,压降降低1.8%-7.4%;间距200 mm时冷却组换热能力提高5.1%-10.9%,压降降低8.1%-20.5%.在空间允许的前提下,适当增大冷却组换热单元的间距,不但可以提高冷却组的散热能力,而且有利于节能.

冷轧翅片管式中冷器的设计计算方法

介绍了冷轧翅片管式中冷器的特点,导出了该种形式的中冷器冷却元件几何参数的计算公式;对管外流体侧的通道当量直径计算、对流换热和流通阻力准则方程的建立提出了一种新的方法,总结出一套完整的中冷器设计和校核的计算步骤,并对12V190B、X6160Z、X6160Z 1三种柴油机中冷器进行了设计计算和试验。由三种机型的计算和试验结果对比可知,增压空气进、出口温差的计算误差在5%以内,进、出口压力损失的计算误差在10%以内,说明该计算方法可以满足冷轧翅片管中冷器的设计使用要求。

动力舱冷却模块优化匹配方法实验

为了优化商用车冷却系统的匹配设计,提出基于动力舱前端模块风洞实验的冷却模块优化匹配方法.并以某商用车为原型,进行应用验证.将动力舱内前端模块按设计要求试制成前端零部件模型、冷凝器、中冷器、水散热器4排布置,在风洞试验台上进行性能试验研究.完成冷却模块与风扇的匹配设计,并通过道路试验检验该冷却系统的运行性能.研究结果表明,在4.0～10.0 m/s风速下,单个水散热器的冷却风压降占舱内前端模块总压降的55%～58%,舱内零部件对压降约有3%～5%的影响.当有效迎风速度达到7.0 m/s时,模块散热量已满足系统额定点要求.基于本方法匹配的冷却系统性能达到设计要求,前端冷却模块的匹配试验可提高系统设计精度,且有利于节能.

单缸柴油机采用可变冷却方案的性能研究

从柴油机冷却特点出发,提出一种适应性更好的可变冷却方案,并通过试验研究对比了可变冷却方案对柴油机经济性和排放性的影响。试验结果表明:采用可变冷却方案后,柴油机冷却系统的散热能力得到有效保证,使得柴油机无论在增速或增扭过程中均能有效防止柴油机冷却液温度过高。可变冷却方案能有效缩短柴油机预热时间,并在预热工况下油耗率降低的最大幅度为16%,试验工况下采用可变冷却方案还可以不同程度地降低NOx、HC、CO和碳烟排放。

热管中冷器与前端冷却模块的匹配优化研究

为解决大功率柴油机铝中冷器在高温下强度下降的问题,针对某型载重车冷却模块,在风洞性能试验台架上对其进行了研究,引入热管中冷器解决目前铝中冷器在超高温下的适用性问题,并对铝中冷器做了2种优化改进方案。试验结果显示:热管中冷器可以很好地降低铝中冷器的进口温度,同时优化后的中冷器也能很好地满足中冷要求。在此基础上,水箱散热性能可提升3.36%～13.08%,冷却模块在满足原发动机的散热要求下可以做得更紧凑。

车用柴油机缸盖冷却水腔的CFD分析

对WD615普及型欧Ⅲ排放柴油机的冷却水腔进行了CFD模拟,对冷却水腔的整体流动均匀性和整机压力损失进行了分析评估,并对缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围冷却水腔的冷却液流速和换热系数进行了详细分析。模拟计算结果表明,冷却水腔的流动均匀性和压力损失可以满足欧Ⅲ排放柴油机使用要求;流经火力面和排气道周围水腔的冷却液流量分配合理;缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围水腔冷却良好。