某型40 kW发电机组冷却系统分析及阻力部件选型设计

为解决某40 kW发电机组冷却系统水温偏高的问题,通过采用计算流体力学方法开展了该发电机组整机流场分析及阻力部件选型设计。结果表明：测量点风速和温度仿真与实测值基本吻合,验证了机组流场计算结果的可靠性;依据部件阻力分析和机组布局确定了阻力部件结构及风阻大小,阻力部件风阻总和为530 Pa。阻力部件选型设计后整机流场校核及实验验证结果显示散热器风量为7.34 kg/s,水温约为93 ℃,低于水温报警温度95 ℃。可见经冷却系统分析及阻力部件选型设计后整机散热改善明显,满足冷却需求。     

基于STAR-CCM+的冷却水套三维仿真分析

冷却水套是发动机冷却系统的主要散热部件之一,水套结构的合理设计对发动机工作性能有着重要的影响。冷却水套主要由缸头水套、缸垫、缸体水套组成,其中,缸头水套的鼻梁区为高温区域,产生的热量需要高效的冷却才能保证其散热性能。为评估水套结构设计合理性及系统分析水套内冷却液的流动特性,采用CFD分析软件STAR-CCM+对某发动机冷却水套进行了数值模拟研究,提出了一种基于流动路径的冷却水套结构改进方法,通过对冷却液流动路径及速度分布均匀性的数值模拟相关研究,可以有效对现冷却水套冷却液流动不足进行优化改善,明显提升鼻梁区、排气侧区域的冷却,整体改善冷却水套的散热性能。基于流动路径的冷却水套CFD仿真及结构改进方法可为发动机冷却水套的设计及优化提供理论指导。     

发动机冷却水套的计算流体力学分析及 结构改进

为评估某发动机冷却水套结构设计的合理性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析方法,采用STAR-CCM+软件对一款双缸发动机冷却水套进行流场数值模拟分析.通过对该冷却水套的速度场及缸孔流量分配进行分析,发现该双缸发动机冷却水套的结构设计存在不足,会造成左缸冷却效果好而右缸冷却效果差的两缸冷却不均匀现象,右缸大部分区域的换热系数低于5 000 W/(m2·K),因此,需要提升冷却水套的冷却性能.基于流动路径及流量分配合理性的综合评估方法提出了冷却水套缸孔布局的改进方案,并对冷却水套改进结构进行了CFD模拟.结果表明:改进后,排气侧、鼻梁区等高温区域的冷却效果得到保证的同时,左缸和右缸的冷却均匀性得到明显的改善,冷却水套壁面平均换热系数的提升非常明显,基于流动路径及流量分配合理性来设计缸孔布局的方法是有效可行的.研究结果可为冷却水套的改进设计提供方法指导和仿真数据支撑     

风冷发动机冷却流道设计及散热性能提升

为解决常规风冷发动机火花塞侧风速较低的问题,在某三轮车风冷发动机缸头内部设计了冷却风道,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对该风冷发动机冷却风道结构进行了数值模拟分析,结果表明原冷却风道下缸头冷却风道内冷却风速较低,火花塞附近和进气道周围的冷却风速也较小,不利于缸头的整体冷却。通过调整缸头冷却风道内导流片布置和增大排气侧进风面积,缸头火花塞侧及排气侧冷却风量明显提升,利于缸头高温区域的冷却。经实验验证,缸头改进方案下缸头火花塞垫片温度可降低23℃。研究结果可为缸头冷却风道的设计提供仿真数据支撑及理论指导。     

基于STAR-CCM+的整车空调系统计算流体动力学模拟分析

为研究整车空调系统在不同工作模式下的流场分布情况,基于计算流体动力学方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对空调系统除霜除雾及吹面模式下内部流场进行数值模拟,分析各风道出风量风量分配的合理性及前挡风玻璃速度分布的均匀性。结果表明：空调系统内部气流流动较顺畅,在除霜除雾模式工作时前挡玻璃A区、左右两侧窗驾驶员视野区的速度分布不理想;吹面模式下中间风道两出风口的速度及风量分配不均匀,影响了气流均匀性。针对速度分布不均、风量分配不均匀的问题提出了相应的优化方案,优化后前档风玻璃表面速度明显改善,侧窗玻璃表面速度略有提升,除霜性能满足国标要求;优化后各吹面风道风量分配更加均匀,有利于乘员舱的舒适性。研究结果可为整车空调系统风道的设计及优化提供仿真数据支撑及理论参考。     

四缸发动机冷却系统冷却性能分析及实验验证

为了给发动机冷却系统冷却性能分析提供方法参考,以某四缸发动机冷却系统为研究对象,基于计算流体力学仿真手段对其冷却系统冷却性能进行模拟分析。结果表明该四缸发动机冷却系统在发动机转速10000 r/min时的工作流量为90 L/min,该流量工况下缸体水套排气侧区、缸头鼻梁区冷却液流速满足高温区域流速不低于1.5 m/s的设计要求。4缸鼻梁区截面流量最小,3缸鼻梁区截面流量最大。经发动机台架热平衡实验验证,4缸的缸头火花塞垫片温度最高,3缸的缸头火花塞垫片温度最低。实测温度结果分布趋势与各缸鼻梁区截面处流量分布、发动机缸头温度场分布趋势基本一致,表明构建的冷却系统数值仿真模型是可靠的。缸头火花塞垫片在极限工况下的最高温度213℃在可接受范围内（小于250℃）,表明该四缸发动机冷却系统的冷却性能较好,可满足该四缸发动机的冷却。     

某电机环形水套流场计算流体动力学模拟及结构优化

为研究某摩托车用电机环形水套流场特性及电机温度场分布,采用STAR-CCM+对某摩托车用电机环形水套的冷却循环进行数值模拟,研究了不同水套结构、水泵转速及环氧树脂填充对水套流场特性及电机温度分布的影响.结果表明,原水套结构流量分配不均匀导致电机线圈温度较高且存在较大的温度梯度.优化后长、短支路流量分配均匀,冷却液的利用...     

无人机流场数值模拟及机舱出风对比分析

为研究无人机在两种蒙皮结构下的流场分布情况,基于CFD方法对无人机流场及机舱出风进行了数值模拟及对比分析。结果表明,两种蒙皮结构下散热器入口风量基本一致,减速器及排气管附近风速分布均匀,利于该区域冷却。蒙皮结构2状态下机舱前端出风量占总风量的54%,排气管处两个风口的出风占比约为40%,排气管冷却较好;电机截面风量较好,且热风直接从电机下方孔流出,出风顺畅。因此,蒙皮结构2相比蒙皮结构1在机舱出风上更有优势,建议选择蒙皮结构2作为蒙皮方案制作样件。     

冷却系统节温器部件的流阻分析及结构改进

某摩托车冷却系统阻力偏大,造成冷却系统漏水现象,经排查初步原因为散热器及节温器管路的总体阻力较大。为研究冷却系统节温器部件的流阻大小,采用CFD分析软件STAR-CCM+对节温器部件流场进行了数值模拟。结果表明节温器全闭状态下小循环流阻为187 kPa,对冷却系统总阻力影响较大。为降低节温器全闭状态下小循环流阻,研究了大节温器、双节温器、小循环连接管路内径对该阻力的影响。结果表明大节温器、双节温器结构可有效降低节温器全闭状态下小循环流阻,但在节温器全开时流经小循环的冷却液流量占比增加较大且成本高。在原节温器状态下,小循环连接管路内径增大,小循环流阻明显降低,而流经小循环的冷却液流量占比增大。结合成本和快速应对冷却系统阻力偏大的问题,建议小循环连接管路选择12.2 mm直角弯管状态,小循环流阻降低34.8%, 流经小循环的冷却液流量占比为36%。研究结果可为阻力评估及结构改进提供仿真数据参考。     

四缸发动机冷却系统设计及发动机温度场分析

为评估某四缸发动机冷却系统设计的合理性,采用计算流体力学分析方法对该发动机冷却系统的布局设计、系统流量确定、冷却系统流场和发动机温度场开展了研究。针对缸体水套冷却液流速差异较大的问题,提出了在缸体水套添加节流缺口的优化方案。结果表明：各缸缸体水套冷却液流速均匀性明显改善,各缸套壁面温度可降低1～3℃。发动机转速12 000 r/min时,热平衡测试结果显示缸温最大差异约为4℃。机油温度约为129℃,温度可控(小于140℃),表明该四缸发动机冷却系统设计合理,可保证四缸发动机各缸冷却均匀及机油的冷却。