第3期（总第224期） 2016年6月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No .3(Serial No .224)
Jun.2016
V型多缸柴油机冷却系统流动不均匀性研究
杜癌，刘丛丛，刘福水
（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）
摘要：采用SolidWorks建立某V型多缸柴油机冷却系统的水路三维模型，利用FLUENT软件对冷却系统中水路的流动进行了三维仿真计算，分析了冷却系统在不同发动机入口流量情况下左右两排气缸流量的差异及单排气缸中通过各缸盖的流量不均匀性变化规律。结果表明：随发动机入口总流量的增加，左排气缸冷却液流量与右排气缸冷却液流量分配的差异减小，趋于均匀；单排气缸中，通过各缸缸盖的流量绝对值差异随总流量的增加而增加，但不均匀度变化较小
关键词：柴油机：冷却系统；流动分布；不均匀性 DOI: 10 .3969/i.issn.1001-2222 .2016 .03 .013
中图分类号：TK414.2
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)03-0067-04
冷却系统是保证柴油机正常工作的重要系统，可将高温工作的柴油机零件的热量散发出去，使柴油机得到适度冷却，保证柴油机始终在正常的温度范围内工作1-2]。多缸柴油机的缸数较多，尽管每缸水套和水腔的结构设计是一样的，但实际上由于沿程阻力和局部阻力的存在，会出现各缸流动的不均匀现象，从而造成冷却的不均匀。各缸冷却不均匀将直接造成柴油机各缸传热不同、有效热效率不同、高温零件的热负荷不同等问题。研究不同工况下柴油机各缸冷却液流动的不均匀性对于指导多缸发动机冷却系统设计和整机精细化设计具有重要的意义[4-6]。
多年来，国内外的研究人员对内燃机冷却系统进行了仿真和试验研究。2008年NutinenMika等利用CFD软件STAR-CD计算了燃烧室内活塞表面的温度,并考虑到缸内燃气密度的变化，重新定义广综合的壁面函数，并将其与标准壁面函数下的计算结果相比较，提高了流固耦合传热数值模型的求解精度。意大利摩德纳大学的StefanoFontanesi 等使用STAR-CCM十对内燃机水套进行了三维 CFD和FEM计算,并对缸盖和水套的机械疲劳强度和热疲劳强度进行了分析"。北京理工大学肖独、左止兴等应用现代设计方法实现柴油机气缸盖流场、温度场、应力场的耦合分析，探索了关键结构
收稿日期：2015-11-11；修回日期：2016-03-23 基金项目：国家部委预研项目（40402020101）
对气缸盖温度及应力大小和分布的影响程度，并具就缸盖人口流量对缸盖冷却的影响进行了分析。郭良平等对高功率下的气缸盖冷却水腔进行了流动数值分析，对火力面附近冷却效果不理想的局部结构进行改进，期以获得更好的冷却效果”。吉林大学季朋利用ANSYS软件分析了一款液压自由活塞发动机的冷却水套的流场，并提出了增大4个上水口尺寸、增加扫气道募梁区水套结构、将水套人水口可上倾项斜角由30°改成25°3种方法对水套进行了优化l。湖南大学李斌使用Fire软件对某型汽油机冷却水套和缸体进行流固耦合仿真分析，计算了缸体温度场的分布，采用顺序耦合计算方法，求解了缸体热应力，结果表明，缸体热负荷满足设计要求2]。
本研究以某V型多缸柴油机冷却系统为研究对象，用SolidWorks建立其冷却水腔的三维模型，使用FLUENT软件进行冷却水腔的三维流动仿真计算，分析发动机在不同的人口流量情况下，左右两排气缸的流量不均勾性变化规律，以及每排气缸各缸缸盖流量的不均匀性随总体流量的变化规律。
研究对象和方法 1
1.1研究对象
所研究的某V型多缸柴油机冷却系统为强制循环水冷系统，组成示意见图1。
作者简介：杜巍（1974—），男，博土，副教投，主要从事内燃机性能仿真与测试方面的研究;dwe@bit.edu.cn，
通讯作者：刘福水（1964—），男，投，博土生导师，主要从事内燃机总体设计和工作过程优化方面的研究；fushui_liu@bit.edu.en，