柴油机冷却液流动及流固耦合传热的仿真研究.pdf

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1、犬拔大孝颀士莩位沱文柴油机冷却液流动及流固耦合传热的仿真研究学科专业动力机械及工程作者姓名§指导教师——薛冬新—副教授答辩日期年月硕士学位论文柴油机冷却液流动及流固耦合传热的仿真研究作者姓名：周稹学科、专业：动力机械及工程口指导教师：薛冬新完成日期：—大理工大嗲大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所

2、做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：柴油机冷却液流动及流固耦合传热的仿真研究作者签名：镇曰期：如年月曰大连理工大学硕士学位论文摘要随着社会的发展和我国工业的进步，高增压、高压缩比成为目前发动机的一个重要的发展方向。发动机的强度越来越高，热负荷也逐渐增大。因此在实际的工程应用中，对发动机进行有效冷却至关重要。目前，流固耦合传热模拟成为工程人员研究发动机冷却系统传热的主要方法。本文采用直接耦合的方法，在求解温度场时，固液交界面无需加载温度边界条件，温度求解区域是整个固体

3、和流体的计算域，在交界面处只存在热流连续和温度连续的约束条件，从而将固体和流体分别计算时两者之间的边界转化为固流耦合系统的内部边界。采用流固耦合的方法计算出的结果更加符合发动机的实际工作状态。由于本文研究的是一个缸的中速柴油机，模型较复杂，对整机进行流固耦合计算需要很高的计算机性能。由于各缸冷却水套为并列排布方式，各缸结构一致且相对独立，各缸传热方式相同，因此本文只对冷却效果最差的缸进行耦合传热计算。本文首先建立了三维的缸整体冷却水模型和单缸的缸盖一缸套一冷却水耦合传热模型。采用软件对该缸的整体水套进行了计算分析，壁面边界设为绝热

4、，获得了整体冷却水流速、流量、压力等流场数据。并且依据上述信息对整机冷却水的冷却效果进行了初步评判，确定冷却效果最差的缸。然后采用上述整体冷却水模拟计算的数据为该缸冷却水加载进出口边界，进行耦合传热仿真计算。通过计算获得了各部件比较精确直观的温度场分布。计算结果表明，仿真结果与实测数据吻合较好，从而为该型柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。本文的研究为大型柴油机冷却水流动和传热模拟提供了一个高效精确的方法，具有一定的工程实用价值。关键词：冷却水系统；分析；耦合传热；仿真计算大连理工大学硕士学位论文格式规范，，大连理工大学硕士学位论

5、文：；大连理工大学硕士学位论文格式规范目录—縣研究背景及意义柴油机冷却水套仿真研究的背景和意义柴油机稳态固流耦合传热算法研究的背景和意义。国内外研究现状冷却水计算模拟研究现状流一固耦合传热问题的数值模拟研究现状本文的主要研究内容和主要工作冷却水流动与热流耦合计算模型及软件简介系统建模与概述内燃机受热零部件流固耦合系统的基本构成和传热关系系统建模的简化物理模型数学模型流体域流动与传热的控制方程固体域的传热控制方程三维湍流的数学模型湍流现象湍流流动的计算方法湍流模型壁面函数固流稱合计算的基本原理本文研究中采用的软件介绍本章小结柴油机整

6、体水套流动的分析三维模型划分网格计算过程的相关设定冷却液的种类及物性大连理工大学硕士学位论文边界条件的相关设定物理模型的选择及求解器的设置计算结果及分析速度场分布压力场分布有效性验证本章小结柴油机冷却水套流固耦合换热计算分析问题的提出三维模型及网格划分固体流体材料的种类及物性流体域边界条件的确定固体域边界条件的确定燃气缸盖、燃气缸套之间的对流换热边界进排气道的热边界条件外围热边界条件固流耦合边界传热单缸模拟与整体水套计算一致性检验流固耦合计算结果分析缸盖温度场分布缸套温度场有效性验证本章小结总结和展望工作总结和创新点未来工作展望■

7、攻读硕士学位期间发表学术论文情况大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学硕士学位论文绪论研究背景及意义柴油机冷却水套仿真研究的背景和意义自从二十世纪内燃机被创造出来，在这一百多年的时间里，内燃机成为了世界工业前进和人类发展的主要原动力。内燃机因为其热效率高、可移动、轻便等特点，目前已经被应用在了汽车、船舶、火车、工程机械、农业机械等众多的领域。并且使用量非常的大，目前国内内燃机的年产量已经达到了数千万台，功率从几十千瓦到上万千瓦。由于目前新能源（如太阳能）的利用还不足以满足人们的需求，内燃机将仍然是人类赖以生存的主要动力。随

8、着社会的发展和我国工业的进步，工程设施建设大量增加，物流的大力发展以及人们对汽车的需求量的加大，都使得发动机的需求越来越大。同时对发动机性能的要求也越来越高。将来发动机的强度越来越高，发动机的热负荷也逐渐增大。因此在实际的工程应用中，对发动机的有效