小型风冷汽油机流固耦合传热模拟计算研究

为解决风冷发动机传热计算时空气和发动机之间的流动与传热耦合边界问题,以RICARDO软件VECTIS为平台,建立了风冷摩托车耦合传热模型,并利用该CFD软件的流固耦合功能,将需要耦合的固体零件之间以及固体和流体之间的交界面建立一一配对连接,其交界面的热边界在计算时可以作为不断更新的边界条件处理。该方法不仅减少了边界条件加载的复杂度,而且使得传热计算更加贴近实际情况。为了使发动机温度场预测更加合理,采用缸内燃烧计算结果作为耦合模型燃气侧的热边界条件。基于VECTIS对某摩托车汽油机流固耦合传热计算模型进行了稳态传热数值模拟,得到了耦合传热的流场和温度场,并和相同工况下的测试值进行了对比。结果表明:仿真值和实测值吻合较好,由此说明基于3维燃烧计算结果的流固耦合传热计算方法可以较好地预测发动机的稳态传热。同时,建立了风冷发动机在设计阶段预测行驶状态中发动机温度分布的方法,这将有助于风冷发动机缸头和缸体散热片的优化设计和评估车体零件的设计对发动机冷却的影响。

基于DOE的气门开启持续期对发动机性能的影响研究

以里卡多WAVE软件为平台,建立了某摩托车发动机的性能分析模型,并对模型进行了试验验证。在此基础上,对不同进排气持续期做了性能模拟,基于DOE方法,进行了气门开启持续期与发动机性能的响应性和关联度分析。研究结果表明:进气持续期和各转速性能的关联度是排气持续期的3倍左右;低速性能最佳出现在进排气持续期均较小时,且进气和排气的影响权重分别为0.78和0.22;中速性能最佳出现在进气持续期较小时,但进气和排气的影响权重差异很大,分别为0.9和0.1;高速性能最佳出现在进排气持续期均较大时,且影响权重分别为0.62和0.38;低速和中速性能呈近似线性正比关系。