基于流固耦合的柴油机缸体/缸套温度场分析

刘建敏， 董　意， 王普凯， 刘艳斌， 韩立军

(1. 装甲兵工程学院训练部， 北京 100072； 2. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072)



基于流固耦合的柴油机缸体/缸套温度场分析

刘建敏1， 董意2， 王普凯2， 刘艳斌2， 韩立军2

(1. 装甲兵工程学院训练部， 北京 100072； 2. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072)

摘要：为研究某型柴油机缸体/缸套的温度场分布情况，建立了其三维几何模型和柴油机的工作过程模型，求解了缸内高温燃气的温度和换热系数，缸体/缸套与周围固体部件及环境空气的热传导等外部边界条件，采用流固耦合方法分析了冷却液流动换热规律，并计算了缸体/缸套的温度场分布。结果表明：冷却液在水套内的流动换热状态较好，且固体部件温度状况较为理想。最后，结合冷却液进口布置、耦合方法的选取等问题提出了优化改进意见及下一步的研究方向。

关键词：柴油机； 缸套； 缸体； 温度场； 流固耦合

作为将热能转化为机械能的动力装置，柴油机较高的内部温度一直是制约其发展的主要因素。柴油机内温度较高的区域主要位于燃烧室周围与高温燃气接触的部位，包括缸套、活塞和缸盖等部件。缸套内壁面直接与高温燃气接触，外壁面受冷却液直接冷却，工作环境及沿轴线从上到下温度梯度变化较大，会缩短缸套寿命及柴油机的中修间隔。缸体不仅对缸套、缸盖起支撑固定作用，且与缸套一起构成了冷却液的流动水套，其温度状况及工作状态与缸套、冷却液流动换热等关系密切。……