第39卷(2017)第2期结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
Vol. 39 ( 2017) No. 2
基于流固耦合的气缸盖温度场仿真研究
司东亚，骆清国，许晋豪，尹洪涛（装甲兵工程学院，北京100072）
摘要：以某高速大功率柴油机气缸盖为研究对象，建立了由气缸盖、气缸体、气缸套以及气缸盖内冷却水道组成的流固耦合系统：通过合理施加流体城及固体域边界条件，利用CFX进行流动与传热计算，得到了冷却水速度场、温度场以及气缸盖温度场，为气缸盖热机耦合的进一步研究提供依据。
关键词：气缸盖；流固耦合；流场；温度场
中图分类号：TK421*.1
文献标识码：A
文章编号：10014357(2017)02003804
Simulation Study onTemperatureField of CylinderHeadBased on
Fluid-StructureInteraction
Si Dongya,Luo Qinguo,Xu Jinhao,Yin Hongtao（Academy of Armored ForceEngineering，Beijing 100072）
Abstract: A high-speed large power diesel engine was studied with respect to its cylinder head, and the fluid-structure interaction system consisted of cylinder head, cylinder block, cylinder liner, and cooling water gallery in cylinder head was built up. Boundary conditions of fluid and solid domain were rationally set, and flow and heat-transfer calculations were carried out using CFX software, and the velocity field and temperature field of cooling water, as well as the temperature field of cylinder head were obtained,
which offered reference for further study of cylinder head actual interaction. Key words: cylinder head; fulid-structure interaction; temperature field
0引言
气缸盖是柴油机最易损坏的部件之一，对气缸盖流场和温度场的研究越来越受到人们的重视[13]。仿真计算可以降低研究费用，缩短研制周期，且能够获得试验难以测量的数据，已逐渐成为现代设计方法的发展方向[4]。仿真计算时，气缸盖边界条件的确定是难点，尤其是气缸盖冷却水腔壁面的换热边界。采用流固耦合的方法将气缸盖的外边界转变为耦合系统内边界，不仅可使仿真难度降低、精度提高，还可以使气缸盖温度场及其内部冷却水流场的计算在同一模型中实现[56]。本文以某高速大功率柴油机气缸盖为研究对象，建立局部
流固耦合系统进行流动与传热计算，得到气缸盖温度场及其内部流场情况，为后续气缸盖热机耦合研究奠定基础。
耦合传热系统建模 1
把缸内流动、燃烧、对流传热、辐射传热模型与燃烧室部件整体耦合，进行整体模型仿真的全仿真模拟是内燃机传热研究的一个重要方向4)。但是全仿真模拟的实施还存在很多难点，大部分模拟还是选取局部系统进行。本文选择气缸盖以及与气缸盖相关联的气缸体、气缸套、冷却水组成局部系统，采用整场离散、整场求解的方法进行耦合传热分析。耦合几何模型如图1所示。
收稿日期：2016-08-01
作者简介：司东亚（1987-），男，博士研究生，主要研究方向为装甲车辆动力系统理论与技术，E-mail：sdy873@163.com。