第39卷(2017)第3期：结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
Vol. 39 (2017) No. 3
基于CFD仿真的柴油机中冷器流动均匀性优化
马天帅”，毛金龙，张文正，平涛”
（1.海军装备部装备采购中心，北京100036；2.七一一研究所，上海201108）
摘要：基于某船用柴油机1D热力学模型提供的计算边界条件，采用3DCFD对该柴油机匹配的中冷器的瞬态流动及换热过程进行仿真模拟，计算分析中冷器入口截面的速度均匀性以及前进气箱压力损失。结果表明：中冷器入口截面的速度均匀性系数未完全达到设计目标。对中冷器前进气箱的结构进行优化设计，优化后的中冷器入口截面的速度均匀性系数有所提高，满足设计要求，同时中冷器前进气箱的压力损失处于较低水平。
关键词：中冷器；结构；速度均匀性系数；CFD；压力损失
中图分类号：TK423.5
文章编号：10014357(2017)03002005
文献标识码：A
Optimization of ChargeAirCoolerFlowUniformity of DieselEngine
BasedonCFDSimulation
MaTianshuai',Mao Jinlong',Zhang Wenzheng,Ping Tao
(1. Equipment Purchasing Center, Naval Equipment Department, Beijing 100036;
2. Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute, Shanghai 201108)
Abstract: With the boundary conditions calculated with a marine diesel engine 1D thermodynamic mo-del, the transient flow and heat exchange process of the charge air cooler matching the diesel engine was simulated with 3D CFD calculation. The velocity uniformity of the inlet section and the pressure loss of the inlet plenum were calculated. The results showed that the velocity uniformity coefficient at the inlet section of the charge air cooler had not reached the design objective. Based on the calculated results, the structure of the inlet plenum of the charge air cooler was optimized, which improved the velocity unifor-mity coefficient at the inlet section of the charge air cooler and met with the design requirements, and kept the pressure loss of the inlet plenum at low value as well.
Key words: charge air cooler; structure; velocity uniformity coefficient; CFD; pressure loss
0引言
为提升柴油机的功率密度，普遍采用废气涡轮增压，提高进人气缸的空气密度以增加进气量；同时为增强增压效果，对压气机出口的气体采用中间冷却措施，即采用中冷器，不但可以提高充气密度，还可以相应降低排气温度，对降低发动机热负荷有利。
增压中冷对提高柴油机性能有明显优势，但增
压空气流过中冷器会产生压力损失，抵消一部分增压作用。为降低压损，中冷器的流通截面积一般较大，这就要求中冷器入口截面的气流速度分布要比较均匀，否则会影响中冷器的冷却效果，甚至不满足设计要求]。
本文基于某船用柴油机的1D热力学模型及 CFD仿真技术，对中冷器的瞬态流动过程和换热过程进行模拟；并根据计算结果对中冷器前进气箱的结构设计进行优化，使一个循环内中冷器人口截
收稿日期：2016-11-04
作者简介：马天帅（1980-），男，工程师，主要研究方向为柴油机机电设备，E-mail：mts00001@163.oom