原文传递
风冷式汽油机缸盖流固耦合传热分析及优化
| 论文题名： | 风冷式汽油机缸盖流固耦合传热分析及优化 |
| 关键词： | 风冷式发动机;CFD分析;流固耦合;冷却风道;散热翅片;数值计算 |
| 摘要： | 气缸盖在发动机的工作过程中起到很重要的作用，它的散热性能直接影响到发动机的工作可靠性。如果缸盖散热不足，将导致它的结构强度大幅下降。缸盖散热不均匀，将导致缸盖上的温度梯度过大，从而产生过大的热应力而发生热裂。因此对缸盖的散热性能进行研究，具有较大的意义。 本文的研究对象是某款风冷式汽油机的缸盖。本发动机经过长时间的运转之后，缸盖容易发生过热，导致整机的使用寿命大为降低。为了研究它的散热过程，本文对缸盖周围的冷风进行CFD分析，并对缸盖和冷风进行流固耦合稳态传热数值计算，得出冷风的速度场和缸盖的温度场分布结果。为了测量缸盖的温度场分布，本文建立了一个试验平台。它采用多普勒热成像仪对缸盖的温度场进行测量，测量的方法比较简便，测出的结果也很精确。最后把试验测量与仿真计算的温度场结果进行对比，吻合度较高。证明了流固耦合稳态传热数值计算是正确的，这也为缸盖的热预估提供了参考。 本文对缸盖上的散热翅片进行优化，以强化它的散热性能。通过增大翅片的散热面积，提高它的散热量。缸盖上的外筋板处于翅片的根部，阻挡了气流扫掠翅片根部和筋板后侧的缸壁。因此，在不影响缸盖结构强度的情况下优化外筋板，以提高翅片根部和筋板后侧缸壁的散热性能。 本机缸盖在工作过程中，冷风无法扫过火花塞安装孔处的高温壁面，导致该处散热不足。因此，需要在火花塞的安装孔处开通散热风道，对其强制通风冷却。本文总结了风道设计的基本原则，设计了六种不同结构形式的风道。对比分析了它们之间的散热性能，然后选取散热性能最佳的模型，运用于工程实际。 最后根据前面的优化方案铸造了一个半通式风道的缸盖模型，然后装机试验。根据试验测量的结果得知，优化后缸盖的热负荷与原缸盖相比有很大的降低，证明了优化方案是可行的。 |
| 作者： | 陈飞虎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
