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。     

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。     

车用甲醇发动机冷却系统的优化设计研究

六缸商用柴油发动机改成M100甲醇发动机,在保证发动机性能一致的前提下,在台架可靠性试验中因冷却系统散热问题出现了活塞环卡滞,活塞销发蓝,缸盖鼻梁区裂纹等故障。通过采用数值模拟方法对冷却系统进行分析,优化设计水套结构,提高缸体缸盖的冷却能力,通过更改气缸垫片水孔优化缸盖各缸水流量分配,增大水泵流量等一系列措施,改善冷却系统。分析结果表明,优化后的水套流速和缸盖散热能力大大改善。最后,通过发动机台架1000h耐久试验验证,解决了甲醇发动机的散热问题。     

车用甲醇发动机冷却系统的优化设计

六缸商用柴油发动机改成M100甲醇发动机,在保证发动机性能一致的前提下,在台架可靠性试验中,因冷却系统散热问题出现了活塞环卡滞、活塞销发蓝、缸盖鼻梁区裂纹等故障,通过采用数值模拟方法对冷却系统进行分析,优化设计水套结构,提高缸体缸盖的冷却能力。通过更改气缸垫片水孔优化缸盖各缸水流量分配,增大水泵流量等一系列措施,改善冷却系统。分析结果表明,优化后的水套流速和缸盖散热能力大大改善。最后,通过发动机台架1 000 h耐久试验验证,解决了甲醇发动机的散热问题。     

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。     

发动机缸头冷却水流场试验研究

为了寻求发动机气缸头冷却水合理的流场分布 ,避免出现流动死区 ,使发动机在一定的冷却水流量下保证气缸头足够的冷却 .配合耐久性试验 ,采用激光多普勒测速仪 ( LDV)对发动机气缸头冷却水流场进行了测量 ,得到了冷却水在平行于缸头与缸体接合面的二维流场 .讨论了不同截面的流场分布规律 .结果表明 ,发动机缸头冷却水流场分布是合理的 ,有利于发动机的冷却     

采用R134a工质的相变喷雾冷却性能实验研究

为了研究大热流密度相变喷雾的冷却特性,搭建了以R134a为冷却工质的闭式循环喷雾实验台,开展了采用R134a工质的相变喷雾冷却性能实验。实验工况为:喷雾高度13mm,喷雾腔压力0.2MPa,喷嘴入口温度0℃,喷雾流量范围为0.210 7~0.355 8L/min。实验结果表明:当喷雾流量保持不变时,增大加热功率,热流密度增大,表面换热系数先快速升高最后有所下降;随着喷雾流量从0.210 7L/min增加到0.355 8L/min,临界热流密度呈现上升趋势;当流量为0.355 8L/min时,获得最高的临界热流密度(CHF)为94.75 W/cm2,此时冷却表面的壁面温度为35.42℃。这说明使用环保工质R134a作为冷却剂的喷雾冷却系统能同时满足高热流密度和低换热表面温度的要求,具有良好、稳定的换热冷却能力。     

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     

基于Matlab/Simulink和AMESim的PEMFC冷却系统联合仿真

为研究质子交换膜燃料电池发动机冷却系统控制策略,针对45kW PEMFC发动机设计了综合型冷却系统,运用Matlab/Simulink和AMESim软件建立了冷却系统联合仿真模型,模型主要由冷却循环泵、冷却水管路、膨胀水箱、旁路分流阀、散热器和中冷器组成.利用该模型对PEMFC在各工况点的冷却特性进行了仿真,分析了冷却系统各部件对冷却效果的影响,为制定PEMFC发动机温度控制策略提供了依据.     

超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统冷却特性研究

采用耦合流动计算和共轭传热的数值方法研究了1 000MW超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统的冷却特性,给出了系统作用下高压缸内外缸和轴端平衡活塞等固体部件的温度场分布特性,对比了有/无内部旁路冷却系统在不同条件下高压缸的温度场。研究结果表明:超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统能有效冷却高压缸内缸和轴端平衡活塞,使整体温度水平明显下降,高压缸外缸温度略有上升,高压缸内缸在旁路冷却系统的作用下温度分布均匀;对于阶梯式平衡活塞的冷却作用,主要取决于3段汽封长度、汽封齿间隙及平衡活塞前径向间隙。     

多普勒致冷与偏振梯度致冷的关系

采用多能级原子模型,讨论了一维正交偏振光场中自由原子的多普勒致冷,推出了作用于原子上的阻尼力的表达式,并求出了多普勒致冷的下限温度。还讨论了多普勒致冷与偏振梯度致冷的关系。     

不同冷却方式对中心锥冷却效果的影响

为研究不同冷却方式对航空发动机中心锥冷却效果的影响,建立了发动机低压涡轮后部件的物理模型,采用流固耦合的方法计算得到中心锥表面温度分布,重点研究了在不同冷却方式下冷却流量比、锥面气膜入射角度等参数对冷却效果的影响。研究表明:腔体引气对中心锥前段与末端的冷却效果较好,对中段双排孔之前部分的冷却效果较差,在有限范围内增加冷却空气流量能够提高冷却效果;当流量比不变时,采用腔体引气／锥面气膜结合方式时中段双排孔之前锥面温度比仅采用腔体引气冷却时降低了40％。     

燃烧室新型迷宫复合冷却结构冷却比较

以燃烧室新型迷宫复合冷却结构为研究对象,取燃烧室新型迷宫复合冷却结构的一块瓦块,并在某型航空发动机原型气膜冷却火焰筒相同位置切出尺寸相等的1块,在流量、吹风比与实际流场相同的条件下分别对它们的三维流场和壁温进行了数值模拟,获得了其壁温及冷却效率的分布规律,并与原型火焰筒进行了对比。研究表明:相对某型航空发动机燃烧室原型火焰筒,该冷却结构的冷却效率高,流场分布均匀,温度梯度小。     

超快冷对H型钢冷却变形的影响

H型钢在冷却过程中不可避免地会产生温度不均,进而造成在H型钢横断面上冷却变形不均匀的现象,改善H型钢冷却变形均匀性成为H型钢研究重点.利用有限元分析软件ANSYS分别对H型钢超快速冷却过程中的内并外扩现象进行了模拟,并将模拟结果和实测数据对比,两者基本吻合.内并外扩原因是H型钢上下槽的冷却速度不均,造成残余应力过大.通过改善超快冷设备结构布置方式和过程控制模式,改进后的模拟和实测数据结果均表明内并外扩问题得到解决.     

蒸发冷却节能技术在电站冷却系统中的应用研究

介绍了电站冷却系统的特点,着重概述了蒸发冷却技术的工作原理,并分析了蒸发冷却技术应用于电站冷却系统中的可行性及优点,提出采用蒸发式冷凝凝汽系统代替传统湿式冷却系统,或将蒸发式冷凝凝汽器作为夏季尖峰发电时刻空冷电站的并联冷却设备,具有较好节能效果,最后对蒸发冷却技术的应用前景进行了展望.     

透平叶片双工质冷却特性的实验研究

针对双工质冷却叶片存在尾缘温度较高的问题,提出了一种带尾缘射流孔的双工质冷却叶片.在建立的3叶片叶栅热风洞实验平台上,实验研究了冷却介质进口参数对实验叶片表面温度和冷却效率分布的影响.结果表明:双工质综合冷却下,叶片尾缘温度大幅度下降,叶片表面温度分布较均匀;当冷却介质与主流燃气的温比Tc/Tg=0.65、压比Pc/Pg=1.3、流量比Mc/Mg=0.034时,叶片尾缘和前缘区域冷却效率分别约为50％和55％,中弦区域的冷却效率高达67％;与冷却介质进口参数相比,冷却方式和冷却结构对提高叶片冷却效率更有效.     

水滴真空冷却中降温特性的实验研究

为了探究果蔬表面水滴对其真空冷却冻伤的影响,选取不同质量的水滴为实验对象,首先研究了在特定终压下水滴的降温特性.进而研究了真空泵排量和真空冷却的终压对水滴降温特性的影响.结果表明:水滴的降温规律和已报道的食品降温规律差别很大,即使水滴没有沸腾现象,其温度也会迅速降低;改变水滴质量和真空泵排量无法阻止水滴结冰;终压低于3 500Pa时水滴终温将低于0℃,低于2 000Pa时水滴结冰.因此,向果蔬表面喷水时应喷洒均匀,避免出现较大的水滴,当喷水量大时,应适当提高终压,避免因水滴冻结造成果蔬冻伤.     

ADCOS-PM工艺下中厚板冷却速度控制方法

以国内某4300mm中厚板生产线轧后先进冷却系统为研究对象,对中厚板轧后冷却过程中冷却速度的影响因素及控制方法进行研究.分析了换热、喷嘴形式及集管水流密度等因素对冷却速度的影响,确定出不同厚度规格钢板的冷却速度控制范围.建立了冷却速度计算模型,并结合自学习方法实现对冷却速度的高精度控制.利用该控制系统对12MnNiVR进行轧后冷却过程控制,结果表明被控钢板具有较高的冷却速度控制精度.