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柴油机活塞-缸套-冷却水系统固流耦合传热研究 总被引：16，自引：5，他引：16
发动机活塞缸套冷却水组成的固流耦合传热系统涉及固体部件传热有限元(FEA)和计算流体力学(CFD)问题。活塞和缸套被燃气加热同时彼此之间发生固体部件传热,缸套又与冷却水进行对流换热。确定上述固体、流体耦合传热系统的内部边界条件成为发动机传热研究的难点。采用耦合分析方法将相互作用的固体部件和流体部分作为一个整体进行研究,计算时可只定义系统外部边界条件。在进行有限元固流耦合传热计算方法研究基础上,对135型发动机中活塞缸套冷却水系统进行数值仿真,试验证明计算具有较高的精度。 相似文献
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谢普康陈洪涛商潭苏林好利石坤鹏杜晓辉 《拖拉机与农用运输车》2017,(3):37-42
利用三维CAE软件对我所某款高速轻型柴油机冷却水套进行开发。首先运用Star-ccm+对整个冷却水套进行优化,初步获得较为理想的冷却流场分布,并提取该方案的缸盖热边界条件,即流体壁面温度及换热系数;然后将提取的热边界条件映射到有限元面网格,并运用有限元技术将其与缸盖体单元进行耦合,先后计算出缸盖的温度场及热应力分布,结合缸盖热应力分析结果,对冷却水套及缸盖固体区域进行优化,重复前面仿真工作,直到整个水套流场及缸盖热应力分布合理。 相似文献
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《农业装备与车辆工程》2015,(8)
以CFD软件Fluent和FEA软件ABAQUS为仿真计算平台,建立了柴油机气缸盖与冷却水腔所组成的流固耦合传热模型,进行了流体与固体之间的传热仿真模拟。为反映沸腾换热的影响,基于单相流沸腾换热模型编写相关子程序,并嵌入到Fluent软件中。结果表明:与不考虑沸腾传热的单相流对流传热计算结果相比,沸腾换热可有效强化缸盖冷却水套内的传热,降低缸盖的高热负荷。 相似文献
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高原环境车用柴油机与辅助系统耦合仿真 总被引：1，自引：0，他引：1
采用喷雾模拟试验与优化算法对柴油机缸内准维模型进行高原试验修正和校正,运用直接耦合方法,建立具有变海拔适应性的某重型车辆动力装置(柴油机及辅助系统)工作过程全耦合数值仿真模型:根据准稳态流动的统一化阻力和传热方程,建立车辆进气系统阻力模型;基于一维非稳态可压缩流体动力学理论和传热理论,建立喷油系统工作模型;考虑润滑油对传热量的影响,建立柴油机冷却系统模型;各辅助系统模型与柴油机工作过程实现耦合计算,即计算中柴油机与辅助系统的边界条件双向实时传递.试验验证了耦合仿真的准确性.结果表明:海拔高度4 500 m,外特性工况,功率最大下降45％,燃油消耗率最大增加71％;高原缸内热流分布中需要冷却液带走的热量比平原增加48.6％;活塞-缸套-缸盖温度场整体升高,最高温度增加85 ～91 K.海拔高度3 700 m,水泵扬程最大下降3.9m;单独增加水泵流量,散热器进出口水温整体升高. 相似文献
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为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到转轮表面,进而进行耦合计算并得到了转轮应力和变形分布规律,最后通过试验结果对数值计算结果进行验证.研究表明:在100%开度下,从最低水头到额定水头、从额定水头到最高水头,转轮最大主应力与等效应力分别增大了9.8%,15.9%.另外在不同导叶开度下,水轮机转轮叶片瞬态较大变形、最大主应力以及最大等效应力均主要集中在叶片出水边与泄水锥交界处和叶片出水边靠近下环处,且随着导叶开度增大这些值均逐渐增大,特别在叶片出水边靠近下环处,由于该位置较薄,且在交变应力的反复作用下,该位置易发生疲劳破坏,因此更易出现裂纹和断裂. 相似文献
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以某型车用发动机为研究对象,基于发动机仿真软件Gt-Suite建立了发动机工作过程及其冷却系统全耦合数值仿真模型,利用台架热平衡试验对该型发动机在外特性工况点下的功率、燃油消耗率和本体传热量进行了验证,结果表明该仿真模型具有良好的计算精度.通过改变模型环境边界条件,计算并分析了大气压力变化对该型发动机在最大扭矩工况和额定工况下本体传热量的影响.该研究可为提高车用发动机高原环境适应性及其技术改进研究提供理论依据. 相似文献
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齐邦来 《农业装备与车辆工程》1998,(6)
气缸整安装在缸体和缸盖之间,它的作用是密封气缸,防止泪水、漏气和审油。气缸垫烧坏后,轻则冷却水向气缸内渗漏,发动机起动困难．功串下降．重则从气缸体和缸盖接触处向外漏气,发动机不能工作。发动机烧缸垫的常见原因有以7几种：1．缸体或缸盖平面有裂纹。裂纹一般出现在缸套安装过梁处（缸体上）战过排气门过梁处（缸盖）。如果裂纹较大．易在裂纹处市气、烧坏气缸垫。这时要及时修理或更换新的缸体和缸盖。农用车冬季存放时放尽冷却水。在工作时,发现袂水,不要向车内急驶加冷水,以防缸体或缸盖过梁处出现裂纹。2．发动机长时间… 相似文献
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基于流固耦合方法,以DG-350型多级离心泵次级叶轮为研究对象,研究了口环间隙泄漏对水泵次级叶轮变形和强度的影响。通过单向流固耦合分析和双向流固耦合分析得到了叶轮的等效应力和变形分布图,并对结果进行了对比分析。结果表明,在考虑间隙泄漏时,叶轮的最大总变形幅度为0.021 4 mm,最大等效应力为21.51 MPa。在不考虑间隙泄漏时,叶轮的最大总变形幅度为0.053 6 mm,最大等效应力为87 MPa。口环间隙的存在使得叶轮与导叶间的间隙流体产生较大的压力并作用于叶轮的前后盖板,从而抵消了一部分叶轮内腔的流体压力,减小了叶轮的变形幅度和应力集中。在叶轮最大变形和等效应力的最大集中区域附近随机选择A、B节点,通过瞬态分析,在最后1个旋转周期内,节点A、B处的等效应力随时间呈周期性变化。节点B处的等效应力始终大于节点A处,并且接近于最大等效应力,说明节点B附近的区域为应力集中的高发区。而节点A处的等效应力虽低于节点B处,但应力的变化幅度高于节点B处,说明节点A处更容易发生疲劳破坏。 相似文献
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基于DEM-CFD气固耦合数学模型,采用标准k-ε湍流非稳态的欧拉―欧拉耦合算法对排气管废气排放过程中烟尘运动过程、空气流场进行分析。在进行仿真之前需对耦合模型进行以下前处理:借助三维软件进行排气单管道建模并进行网格划分,将网格模型导入仿真软件中,对其进行初始条件、边界条件和耦合参数等设定。仿真结果表明:烟尘颗粒在排气管中分布均匀,烟尘没有在重力作用下掉落在排气管内壁;烟尘颗粒在0~0.36s时速度下降不明显,在0.36~0.6s时速度下降明显;在排气管内壁处空气流速较小,从内壁到排气管中心,空气流速逐渐变大。验证结果表明:仿真与试验结果,排气管出口处空气流速变化趋势基本一致,仿真结果整体值略大于试验。 相似文献
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《农业装备与车辆工程》2015,(3)
为探究气流与温度对消声器模态参数的影响,以简单膨胀腔为例,运用试验和仿真方法分析了常温无流、气固耦合和热固耦合三种模态。比较发现,前10阶模态参数中,相对常温无流而言,气固耦合的模态频率变化较小,除了第9和第10阶振型没有对应外,其它阶的振型与常温无流模态振型基本一致;当考虑热应力与大变形时,热固耦合的模态频率与振型的变化都较大。进一步基于热固耦合模态进行了消声器温度场与结构场耦合的声学计算,揭示了耦合模态在相关分析中的应用。 相似文献
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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7 767 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5000 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. 相似文献
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采用流固耦合的数值方法研究了重型立式车床转台的耦合传热特性,使传热外边界条件变成内边界条件,更符合实际工况。给出了转速范围在5~50 r/min内的空气流场,以及工作台、底座和静压油膜的温度场分布。数值模拟结果表明转速提高使静压油膜温度升高,承载能力下降,加强了散热面对流,且高转速时底座的散热量被低估,但散热面温度没有显著升高,加重了工作台和底座热集中。同时,工作台数值模拟结果与红外线热像仪测量数据吻合较好,说明数值模拟结果符合物理原理,扩展了流固耦合传热的应用范围,使立式车床的散热情况分析结果更加可靠和精确。 相似文献
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研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。 相似文献