发动机冷却系统研究综述

进 了水 套 的设 计 。由于 流体 的流动状 态直 接影 响到 高 温零 部件 的冷却 ， 冷却水 套 内部 结构 复杂 ， 而 试验 方 法难 以进行 更 详细 的 研究 。因此 ， 流体 流 动 的数 值 模拟 方法 逐渐受 到人 们 的重视 。 献［ 用Ｓ Ａ 文 ２ １ 利 ＴＲ
顺 序耦 合 是 一种 单 向传 递方 式 。 活塞 组 、 缸 套 、 将 气 冷 却介 质作 为 一个耦 合 体，采 用顺 序耦 合 的方 法对
整 个 系统进 行 数值 模 拟 。文献 ［ 建 立 了活 塞 组一 卅 气 缸 套一 冷却 介 质 的耦 合 系统 的传 热模 型， 利用 有 限 并 元 分析 软件 把 传热外 边 界处 理成 内边 界，得 到耦 合 系统 的温度 场 和流 场 云图，能 较好 的模 拟发 动 机 的
对 冷却 系统 的Ｃ Ｄ 真分析 已经 渐渐普 及开来 。 Ｆ仿 发 动 机 冷 却 系 统 的 研 究 内容 包 括 流 体 的 流 动 与传 热研 究， 冷却 系 统各部 件 尺寸 、 结构 布置 等 与发
动 机 的匹 配与 优化研 究 电控 冷却 系统 的研 究等 方
面。
２ 流体 流 动 与传 热 研 究 现 状
（ 关键 词 ］ 发动机
冷 却 系统
综述
Ｋ ｅ ｒ ：Ｅｎ ｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｇ ｎ Ｃｏ ｌｎ ｙ ｔ ｍ Ｓ ｍｍａ ｉａ ｉｎ ｏｉ ｇ ｓ ｓｅ ｕ ｒｚ ｔｏ
Ｏ 引 言
发 动机 冷却 系 统 由冷却 风 扇 、 泵 、 温器 、 水 节 散
热 器 和 冷 却 水 套 等 部件 组 成 ，每 个 部 件 的结 构 尺 寸 、 置位 置 、 织 形 式 、 料性 质 、 作 方 式 的 不 布 组 材 工 同都会 对冷却 系统 的性 能产生 影 响。 如今 ， 随着发 动 机 强化 程度 的 不断 提高 ， 内零部件 承 受 的热负 荷 缸 不 断增 加。这 就需 要增 加冷 却 系统 的冷 却能 力来 带 走 过 多 的热 量 ； 此外 ， 发动机 冷 却 系统 的性 能直接 影 响缸 内工作 过程 和有 害 气体 的排 放，日益严 格 的排 放 法规 也对冷 却 系统提 出 了新 的要 求 。 因此 ， 高 开发 效 可靠 的冷 却 系统 已经成 为 制约发 动 机进 一步 提 高功 率 、 善经 济性 所 面 临的关键 问题 。 目前 ， 内 改 国 外 对 发 动 机 冷 却 系 统 的研 究 主要 有 试 验 研 究 与 数 值 仿 真研究 两 个方 法，数值 仿 真研究 又 包括 一维 仿 真 方法 、 Ｆ 仿 真方 法 、 维仿 真 与Ｃ Ｄ 真 联合 的 ＣＤ 一 Ｆ仿 方 法 。国 内采 用Ｃ Ｄ 真方法 比较 晚， 最 近几年 针 Ｆ仿 但
缸 内燃 烧 的影 响 ． 活塞 组一 滑 油膜 一 或 润 气缸 套换 热
对 气 缸套 外 壁 的影 响 ， 于缸 内工 作 过程 和 冷却 水 对
之 间 的动态 影 响则 无 法模拟 。发动 机及其 冷却 系统
３ ２
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ２年 第 ８期
整 体耦 合 仿 真方 法 把 缸 内流 动 、 烧 、 流 传 热 与 燃 对 燃 烧室 部 件整 体 、 套耦 合 起来 作 为一 个 整体 进 行 水 模 拟 ， 全 局反 映发 动 机 的工 作 状 态 ， 而 实 现 发 从 从 动 机与 冷却 系统 之间 的实时 反馈 。文献 口 对流 固耦 合传 热 系统作 为一 个整 体进 行研 究 解 决 了单 独研 究 固体 部 件 和流 体 传 热 时 边 界 条件 无 法 确 定 的 问 题 。得 到 了冷 却 系统温 度场分 布 源自文库 流场分 布 、 力损 压 失等信 息 。
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张 众 杰 ： 动 机 冷 却 系 统研 究 综 述 发
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发动机冷却 系统研究综述
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Ｃ Ｄ对水 泵 内部 的三维 湍 流流 场进 行 了模 拟 分析 ， 研 究 了水 泵 内部流 场 中各 个位 置 的压 力 分 布 、 度分 速 布 等， 为水 泵 的性能 改进 和结构设 计 提供 了依据 。
２２ 流 固耦 合传 热研 究 ．
流 固耦 合 按其 性 质 分为 顺 序耦 合 与 整体 耦 合 。
流 固耦 合 传 热研 究 、 维与 三维 联 合 仿真 是 该领 域 一
研 究 的热 点 内容 。
２１ 流 体 流 动 问 题 研 究 ．
目前 对 流 体 流 动 的研 究 手 段 主 要 为 试 验 研 究 与 数 值 模 拟研 究 ． 试 验 研 究 方 面文 献 【 用 流 动 在 】 利 显 形法 得 到 水套 内冷 却 水流 动 的 二维 流 场 ， 而改 从
流 体 流动 与 传热 涉及 流 场分 布 、温度 分 布 、 压
力 分 布 、 却 均匀 性和 壁 面换热 系数 等， 冷 流体 的流动 与传热 方式 直接 影响冷 却系统 的效 能 。研 究 内容 包
括 流 体 流 动 、 固耦 合 传热 、 流 一维 与 三 维 联合 仿 真 ，
稳 态传 热 。 显然 ， 顺序 耦 合 只考 虑 到气 缸 套外 壁 的温度 对
关立 哲 ’ 王
威 。 何 西常 。 张 众杰
（． 事 交通 学 院科研 部 １军
２军 事交通 学 院研 究 生管理 大 队） ．
［ 要］ 摘 分别从 流 体 的流动 与传 热 、 冷却 系统与 发 动机 的 匹 配与优 化 、 冷却 系统各 部件 的 电子
控 制进 行 了论 述， 绍 了发 动机 冷却 系统 的研 究现 状 与研 究 方 法 ， 介 总结 了智 能化 控 制是 发 动机 冷 却 系统研 究 的发 展趋 势 。