第3期（总第224期） 2016年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No .3(Serial No .224)
Jun.2016
基于CAE技术的气缸盖流固耦合温度场预测研究
杜宪峰2，李志勇”，梁兴雨”，王俊文"
(1：辽宁工业大学省汽车振动与噪声工程技术研究中心，辽宁锦州121001：
2.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072；3.东风朝阳朝柴动力有限公司，辽宁朝阳122000）
摘要：采用合理有效的CAE技术实现了气缸盖温度场的准确预测，采用多软件、多场耦合技术，并结合多次选代分析方法确保温度场预测准确可靠。研究结果表明,基于性能仿真计算(AVL-Boost软件)与水循环试验分析可获得气缸盖流场仿真边界条件，基于流场仿真分析(AVL-Fine软件)可获得气缸盖温度场仿真边界条件，基子流固耦合分析（Ahaqus软件)可获得气缸盖温度场，多次选代计算获得的温度场经试验分析验证了预测流程的合理性，为物理样机温度场的影响固素与改善措施分析奠定了基础。
关键词：流固耦合；仿真，预测；温度场；气缸盖 DOI:10.3969/j.issn.1001-2222.2016 .03.012
中图分类号：TK413.2
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)03-0063-04
气缸盖是内燃机结构中较为复杂的部件，用于
密封气缸的顶部，与活塞顶面及气缸内壁共同组成内燃机的燃烧空间，是柴油机中工作条件最为恶劣的零部件之一，所承受的热应力较大，易发生裂纹，其强度可靠性问题就成为柴油机设计中的关键，而温度大小及分布又是影响气缸盖结构可靠性的重要因素[-2]
目前，研究学者主要采用虚拟仿真技术分析气缸盖温度场问题，并取得了较好的研究成果5。然而，由于温度场计算受到多种边界条件的影响，这就造成了温度场计算过程中存在较多的不确定因素及计算误差，便得气缸盖温度场计算工作具有太多的盲自性。因此，本研究综合考虑了计算过程多软件、多场耦合分析方法的相互协调，通过性能仿真计算、冷却水试验测量、缸内及水套流场仿真计算、气缸盖流固耦合分析，并通过多次送代计算实现气缸盖温度场的合理预测，试验测试结果也验证了温度场预测方法及流程的有效性。
柴油机性能仿真计算 1
以某4缸柴油机为样机，其标定转速为
2600r/min.标定功率为125kW。采用AVL Boost软件建立标定工况条件下发动机性能仿真分析模型（见图1）。同时，依据发动机试验测试对所
收稿日期：2015-08-12：修回日期：2016-03-07
建立的分析模型进行修正，确保了性能仿真计算结果的准确性。发动机性能虚拟预测与试验测试的对比分析结果见图2。由性能仿真计算获得了柴油机进气、排气和进排气燃烧的边界条件，为柴油机缸内流动仿真分析计算提供了边界条件。
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JMPe
MP12 家
MP10
*MPS
681,1 MP:
15 PL
20
R214
×MP16
co
MP15
*MP12 ret
MPS*
MP2
*MP1412
13
CAT1
图1
发动机性能伤真分析模型
120m
100H 60H 40k
1000
基金项目：辽宁省博土启动基金项目(20141200）；辽宁省教育厅项目（L2015228）
—0—模拟值 0—试验值
1400
1800
转速a/r·min-
作者简介：杜宪峰（1984—），男，博士，剧教投，研究方向为柴油机振动噪声控制;ifengdo@126.com
2 200
2.60k
SB2