论文摘要
内燃机气缸盖是内燃机中结构较为复杂的部件,它所处的工作条件较为恶劣,所承受的热应力较大,易发生裂纹。当前对其研究的热点主要集中在水腔内冷却水的流动以及温度场的分布情况,同时水腔内冷却水的流动分布将直接影响缸盖上的温度分布,进而决定缸盖内所承受的热应力值。研究缸盖冷却系统的方法大体有两种:一种是进行实地试验测量的方法,一种是通过CFD技术对缸盖冷却系统进行数值模拟分析。对于前者而言,尽管在有些场合下,其获得的数据可靠性较为有优势,但是由于内燃机气缸盖结构一般都比较复杂,而且冷却系统内的冷却水流动大都分布在缸盖密封区域内,进行实地测量往往是比较困难的,而且测量的精度也较难以保证,投资较大,费时费力。然而通过CFD技术去研究缸盖的流场和温度场的分布情况就显得更加方便和快捷,而且很多场合下CFD计算的结果往往也比较令人满意。随着计算机技术以及CFD相关理论的不断的发展和完善,CFD计算结果的可靠性也越来越高。此方法的最大优点是投资少、周期短、方法灵活,也逐渐被人们所重视,已经成为当前研究气缸盖的重要手段之一。本文通过CFD数值模拟技术手段对气缸盖的冷却水的流动以及温度场的分布特点进行数值计算分析,其中本文所研究的气缸盖类型大体可分为两种:一种是四缸二气门缸盖,另一种是四缸四气门缸盖。在四缸二气门缸盖中,本文着重研究了两种不同进气道结构下的缸盖冷却水腔,它们分别是螺旋进气道结构冷却水腔和切向进气道冷却水腔,在不考虑传热影响的条件下,对两种结构下的水腔冷却水的流动特点进行了数值计算结果的对比分析;其次,依照同样思路,本文又将四缸二气门缸盖水腔冷却水流动特点和四缸四气门缸盖水腔内冷却水的流动特点作一数值计算结果的对比分析;最后通过流固耦合网格技术,本文将四缸四气门缸盖实体结构计算网格和水腔冷却水计算网格作一整体耦合并进行数值传热分析,其中着重分析了四缸四气门缸盖温度场的分布特点。本文通过对不同结构下的缸盖水腔冷却水流动以及缸盖整体温度场的数值计算分析比较,较为全面地研究了某型号缸盖内部冷却水的流动特点以及缸盖整体温度场的分布特点,并得出了各自结构下缸盖的优劣性,这可为相关生产设计提供参考依据。