基于CFD的某发动机冷却水套流场分析及结构优化

摘要

为避免某摩托车车用发动机耐久性试验过程出现发动机气缸盖排气鼻梁区因冷却不足产生热疲劳而开裂的问题,以某发动机冷却水套为研究对象,采用流体仿真软件STAR-CCM+对该发动机冷却水套进行CFD流场分析,通过对原冷却水套结构的缸体水套流速分布、缸头水套流速分布、缸孔流动路径分析,发现缸头水套排气侧区域速度较小,流量分配不合理,进排气鼻梁区存在流动死区,原水套结构设计存在不足之处。针对此问题,通过局部调整缸头水套结构、缸垫分水孔布局及大小等参数对水套进行优化设计。仿真结果表明:优化设计后的冷却水套整体流速分布得到明显的改善,缸头水套鼻梁区流速及换热系数明显提升,换热系数满足高温区域需大于5000W/(m^(2)·K)的设计要求,整体水套水流分配更加均匀,流动死区面积减小。该研究可为冷却水套的设计优化提供仿真数据支撑。