非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明:发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。

某20缸柴油机冷却水套优化分析

本文采用CFD方法对柴油机的冷却水套内流动特性进行了有限元分析,并根据计算结果对冷却水套的结构进行了优化改进。优化后的计算结果表明:优化改进后的冷却水套在保证主要换热区域流速在合理范围内的前提下,其余流速较慢甚至流动滞止的区域流动有所加强,从整体上看优化改进后的冷却水套换热能力得到了增强。

玻璃窑炉电加热系统电极冷却水套的研究

0引言由于电加热系统的高效和对环境污染的程度远远低于燃气加热熔制玻璃,所以熔制玻璃制品的窑炉已经广泛采用电加热系统。熔制玻璃的电加热原理简单,利用熔融玻璃自身的电阻,在玻璃中施加电压,电极电压距离内的玻璃由电流产生的热量加热熔融玻璃自身,不断地熔化配合料形成玻璃。

基于蝶翅微结构的高速主轴冷却水套仿生热结构设计

内置电机作为高速电主轴的主要发热部件之一,在实际工况中,其发热量会影响电主轴的回转精度。为了提高电主轴冷却水套的冷却效率,以自然界中闪蝶翅膀微结构的几何模型、结构功能和位形关系等为参照,结合结构相似理论设计一种具有双层包覆性特点的新型蝶翅仿生冷却水套。基于流体动力学及热传导特性理论,对仿生冷却水套及原始螺旋冷却水套进行流固耦合及共轭传热特性的仿真对比分析。结果表明:当冷却水的雷诺数和强迫对流换热面积相同时,电主轴仿生冷却水套的冷却效率和流动特性均优于原始的螺旋冷却水套,其中内置电机的定子热边界面最高温度降低了8%~11%;仿生冷却水套的冷却水最大流速为0.328 m/s,出入口的最大压降是478.6 Pa,相较于螺旋水套在流动特性方面都有很好的提升,对冷却水套结构设计和高速电主轴驱动电机共轭传热提供了参考。

四缸发动机冷却水套流场数值模拟及结构改进

发动机冷却水套内冷却液流速分布的合理性直接影响发动机气缸体、气缸头排气侧及气缸头鼻梁区的冷却。以某四缸发动机冷却水套为研究对象,基于计算流体力学方法搭建冷却水套内部冷却液流动的计算模型,研究该冷却水套冷却液流速分布特性及评估各缸流动均匀性。冷却水套原结构状态下各缸冷却液流量及流量分配比例不均匀,缸体水套排气侧上部区域流速低于1.5 m/s且存在局部流动死区,缸头水套上鼻梁区各截面流速存在明显差异,存在冷却液流速低于1.5 m/s区域,不利于排气侧及鼻梁区高温区域的冷却。基于冷却水套初始流动结果,通过调整缸头水套上鼻梁区3个通道流通面积、缸头水套排气侧添加节流缺口、缸体水套新增2缸孔和缸体水套添加导流开口的方式对冷却水套进行了结构改进,结构改进后缸体水套排气侧区域、缸头水套下鼻梁区、上鼻梁区等高温区域的冷却液流速均满足1.5 m/s的流速要求。缸头水套鼻梁区各截面流量及流量占比间差异减小,流量分配更加均匀,有利于各缸的均匀冷却。研究结果可为四缸发动机冷却水套内冷却液流速分布特性及结构改进提供仿真数据支撑和理论指导。

雕刻机电主轴冷却水套的优化

建立了有限元温度场及热变形场模型,对整个雕刻机的边界条件进行分析,通过理论公式对电主轴内部电机与轴承生热率和对流换热系数进行计算,在此基础上,建立110 W制冷量下电主轴仿真模型,使用有限元软件分析电主轴的热态特性,得到水冷电主轴的稳态温度场。通过优化分析对导热套结构进行再设计,使主轴温度场均匀化,降低主轴热变形,对优化后电主轴系统进行热特性分析,与水冷系统下的电主轴对比发现,优化后热电冷却系统下的电主轴温度场更加均匀,有效地降低了主轴热变形,使主轴温度更加均匀。

汽油机冷却水套的仿真分析

冷却水套作为发动机冷却中的核心部件,在汽油机运行过程中应能提供稳定的、良好的冷却液来保证足够的冷却效果,为研究冷却水套的冷却性能,对某款增压式汽油发动机的冷却水套进行几何建模,进行了计算流体力学分析,评价其冷却指标,为后期结构优化提供数据支持。结果显示,冷却水套整体运行压力稳定,但第二、三缸缸盖区域、第四缸缸体区域冷却效果不足。

采煤机牵引电机冷却水套鼓胀原因仿真分析及改进

针对EKF采煤机牵引电机冷却水套鼓胀问题,进行了针对性的有限元仿真分析。根据分析结果从外部结构、内部结构、安装及选材等方面提出了合理的改进措施并进行应用。

煤矿采煤机牵引电机冷却水套鼓胀问题分析及改进研究

为了解决煤矿EKF采煤机牵引电机在使用过程中的膨胀鼓包故障及EKF采煤机牵引电机出现冷却水套膨胀问题,对EKF采煤机牵引电机进行解体剖析研究,分析其在使用中膨胀鼓包的原因,针对性采用有限元仿真研究分析,根据分析结果,从外形结构、内部结构、安装及选材等方面提出合理的改进措施并实施,从而制定了可行的改造方案,并取得了较好的应用效果。

2D25卧式柴油机冷却水套结构的CFD模拟优化

针对高效低污染卧式柴油机的技术要求,为了设计合理的冷却系统,结合冷却水流动试验,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,分析了2D25卧式柴油机强制冷却闭式循环系统的冷却水套结构对冷却水流场的影响,优化了卧式两缸柴油机冷却水套结构。研究结果表明:合理布局缸体进水孔方案可以改善缸体水套内冷却水的流动和冷却效果,减少流动损失,降低水泵的功率损耗。合理设计和布置缸盖入水孔,可以大大提高缸盖水套内冷却水的整体流动速度,减小各缸冷却效果的差异,改善热负荷高的鼻梁区以及排气侧的冷却效果。对原冷却水套结构优化后,水套整体平均流速提高了40%,整体平均换热系数提高了41.7%,在公共水腔和缸体水套上方没有出现原方案的水流撞击和大漩涡,热负荷最高的缸盖底面和鼻梁区冷却水流速和换热明显增强,各缸均匀性变好。

发动机冷却水套穴蚀机理分析与试验

为研究柴油机冷却水套内空化现象的产生机理,该文使用计算流体力学(CFD)方法研究施加壁面振动的不同入口流速、不同流场温度时冷却水套内部流体的流动特性及空化特性,同时设计并搭建可施加壁面振动的可视化空化试验台,对计算结果进行了验证。研究结果表明:空化现象主要发生在圆弧壁最小间隙位置,并在下游区域发展壮大;冷却水入口流速的增加会使得空化现象略有加强,但并不明显;当冷却水温为50℃时,空化现象较强,当水温逐渐升高时,空化现象反而减弱;当圆弧壁面有振动时,空穴现象明显加强,并且其产生的空化效果明显强于冷却水温及入口流速等因素的变化所产生的空化波动。此研究的结果将有助于控制发动机冷却水套中空化现象的发生,并降低冷却水套穴蚀的发生风险。

基于三维CFD技术的发动机冷却水套流动分析

利用计算流体力学软件对发动机冷却水套流动进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:平均流速大于0.5 m/s时,气缸体水套内表面的上部平均流速和换热系数均比下部高;缸盖火力面冷却效果较好,换热系数高于10 kW/(m2.K),流速大于1.0 m/s,但冷却效果欠均匀;总压力降为38.2 kPa;上水孔的布置和尺寸使缸盖下层的各火力面有较好的冷却效果。

卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统水套结构,在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析。利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析,并对原水套结构进行了优化。结果表明:原水套平均流速为1.00 m/s,平均换热系数为7767 W/(m2.K),压力损失为0.027 MPa,基本符合工程设计要求;但各缸冷却水流速和传热系数不均匀,在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡,二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区。结构优化后,水套平均流速达到1.35 m/s,平均换热系数达到9 826 W/(m2.K),较原方案分别提高了35%和26.5%。在热负荷最大的缸盖鼻梁区,冷却水平均流速达到1.33 m/s,提高了41.5%,换热系数都在5 000 W/(m2.K)以上,没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡。

CA498型车用柴油机冷却水套的CFD分析

应用FLUENT软件对CA498型车用柴油机冷却水套进行了模拟,对短缸体水套3种改进设计方案进行了CFD分析,通过对3种改进方案的缸体水套内流场、机油冷却水腔内流场及水套内压力损失的比较,确定了最终满足冷却要求的CA498短缸体水套的结构方案。

轿车发动机冷却水套流动与传热CFD计算分析

通过UG软件对某汽油机冷却水套建立三维模型,利用计算流体力学软件FLUENT分析发动机内部冷却水的流场分布、换热系数分布以及压力损失,同时对该发动机的冷却水套提出了优化方案并对其计算结果与原方案进行了对比分析。原发动机冷却水套的流动传热计算表明:缸盖进气侧冷却水流动较均匀,3缸和4缸缸体冷却水套排气侧冷却能力较差,1缸和2缸缸盖冷却水套排气侧冷却能力较差,通过改进前后换热系数比较,说明改进后的发动机冷却水套的换热能力优于原发动机冷却水套。

发动机冷却水套CFD分析

发动机冷却水套的CFD分析是目前发动机开发过程中必不可少的计算分析手段,其计算准确性高、速度快。利用该计算分析技术可保证在发动机热负荷较高的燃烧室及排气道周围有良好的冷却液流动,而压力损失相对较低。介绍了利用CFD分析发动机冷却水套的过程,成功分析并优化了发动机缸体、缸盖及机油冷却器箱的水套结构,确定出了流动性较好且压降低的水套,确保了发动机有良好的机内冷却。

柴油机冷却水套的优化设计方法

各缸的冷却均匀性是高强化柴油机设计的基本要求之一。本文以CFD商用软件STAR-CCM+为工具,对某型六缸柴油机冷却水套进行了模拟计算和优化设计。采用进出口在同一端的方式,容易造成缸盖各缸冷却水流量分配不均匀,进而产生各缸盖冷却水速度差异很大的现象。根据流量和压差的关系,引入了流阻图的概念,进行流阻分析,通过改变上水孔尺寸,改变相应的流阻大小,灵活调整各缸盖冷却水流量分配。结果表明,基于此方法进行改进后,各缸流量分配基本均匀,冷却水流量最大不均匀度由50%降低到4.6%,冷却效果得到明显改善。最后,通过改变不同的总进口流量,进一步验证了该方法的有效性。

柴油机冷却水套优化设计

为快速设计柴油机冷却水套,采用建模仿真的方法,建立某柴油机样机的冷却水套模型,采用非结构化方法进行网格划分,进行CFD模拟计算,通过计算结果的分析对整个冷却系统的冷却效果进行评价,发现原机冷却水套存在的问题,针对出现的问题提出改进方案,并对改进后的模型进行计算分析,结果表明,改进后结构缸体各缸冷却更为均匀,缸盖鼻梁区冷却液速度得到极大提高,缸体水套涡流减少,杜绝因局部过热蒸汽形成气囊的可能,缸体水套上部流场速度大幅度增加,并形成了有规律的横流,满足了设计要求.

498型柴油机冷却水套优化设计

针对498型柴油机在实际运行过程中出现的过热现象,通过计算流体力学(CFD)对冷却水套进行了模拟计算,发现缸体水套进气侧存在流动死区,水套流场冷却水流量分配不均匀。为了改善水套的冷却效果,对机油冷却器出口位置,缸垫水孔位置和尺寸进行了CFD仿真优化。仿真结果表明:改进后缸体内的流动死区基本消除,水套的整体冷却能力显著提高,实际应用效果良好。

基于STAR-CCM+的冷却水套三维仿真分析

冷却水套是发动机冷却系统的主要散热部件之一,水套结构的合理设计对发动机工作性能有着重要的影响。冷却水套主要由缸头水套、缸垫、缸体水套组成,其中,缸头水套的鼻梁区为高温区域,产生的热量需要高效的冷却才能保证其散热性能。为评估水套结构设计合理性及系统分析水套内冷却液的流动特性,采用计算流体动力学(computational fluid dyna-mics,CFD)分析软件STAR-CCM+对某发动机冷却水套进行了数值模拟研究,提出了一种基于流动路径的冷却水套结构改进方法,通过对冷却液流动路径及速度分布均匀性的数值模拟相关研究,可以有效对现冷却水套冷却液流动不足进行优化改善,明显提升鼻梁区、排气侧区域的冷却,整体改善冷却水套的散热性能。基于流动路径的冷却水套CFD仿真及结构改进方法可为发动机冷却水套的设计及优化提供理论指导。