22218

شبيه سازي و تحليل يك بعدي مسير خنك كاري يك موتور احتراق داخلي به منظور رسيدن به توزيع سرعت بهينه سيال خنك كاري

كارشناسي ارشد

قواي محركه

1395

98/01/24

دكتر علي قاسميان مقدم - دكتر محمدحسن شجاعي فرد

خودرو

انتقال حرارت همواره يك چالش اساسي در تجهيزات توليد توان بوده است. از جمله اين تجهيزات توليد توان موتورهاي احتراق داخلي هستند كه امروزه با توجه به رشد تكنولوژي‌هاي احتراقي در آنها و پيشرفت‌هايي از قبيل كوچك‌سازي اين موتورها، بهينه سازي و يكنواخت كردن خنك‌كاري در بخش هاي مختلف موتور، يكي از مسائل پيش رو در اين موتورها مي باشد. در اين پروژه، با هدف رسيدن به خنك كاري دقيق و يكسان در نقاط مختلف سرسيلندر، تغييراتي در راهگاه هاي سيال خنك كننده ايجاد شده است. نظر به اينكه ضريب انتقال حرارت سيال خنك كن در شرايط موتور، به سرعت سيال و هندسه بستگي دارد، با توجه به نياز انتقال حرارتي هر يك از بخشهاي موتور، سرعت سيال تغيير داده شده است. از آنجايي كه تحليل اين سرعت ها و بدست آوردن سرعت بهينه، با استفاده از تحليل سه بعدي كاري دشوار و زمان بر است، بنابراين در پايان‌نامه پيشرو، از تحليل يك‌بعدي شبكه جريان خنك‌كننده موتور بهره برده شد. بدين منظور ابتدا مدل سه بعدي موتور EF7 به فرمت قابل استفاده در نرم افزار GEM3D تبديل شد. سپس فضاهاي مورد بررسي مورد مطالعه قرار گرفته و ناحيه بندي راهگاه هاي خنك كاري به همراه تعريف اوريفيس در نواحي مورد نياز و در نهايت تبديل شكل سه بعدي به يك بعدي صورت گرفت. پس از آن با استفاده از نرم افزار GT-SUITE آناليز و بهينه سازي شبكه يك بعدي موجود به منظور دستيابي به سرعت هاي لازم خنك‌كننده در جهت خنك كاري يكنواخت، بهينه و دقيق انجام گرديد. نتايج بدست آمده در اين پروژه شامل، يكسان سازي سرعت ها در اطراف سوپاپ هاي دود مشابه، در همه سيلندرها و يكسان سازي انتقال حرارت در اطراف سوپاپ هاي دود مي باشد. كاهش %29 دبي و %50 افت فشار سيال خنك كننده در بهينه سازي اوريفيس هاي بين بلوك و سرسيلندر حاصل شده است. از مزاياي استفاده از سيستم طراحي شده، مي‌توان به قابليت استفاده پمپ با دبي بيشتر براي پرخوران كردن موتور و مطمئن بودن از يكسان بودن سرعت سيال در اطراف سوپاپ هاي دود مشابه در همه سيلندرها و همچنين نزديك تر شدن دماي كاري همه سيلندرها اشاره نمود.

1399/04/14

1D Simulation and analysis of coolant water jacket for achieving optimum coolant velocity distribution in an internal combustion engine

4/13/2019 12:00:00 AM

Achieving a uniform flow of coolant water in the cylinder head of an internal combustion engine’s water jacket is investigated in this study. In a conventional engine cooling system, coolant inter the engine from one side of the block and travel through it to the cylinder head in almost similar orifice between them in all cylinders and exit from other side of the cylinder head. This manner of contribution makes the temperature of the cylinder head higher than the block and even in the cylinder head, there is a different temperature in the same places of similar cylinder heads. This paper developed a 1D model of an engine and uses this simulation to determine where in the cylinder head coolant water jackets needed changing to establish an even and uniform flow in similar places of the cylinder heads. With the same velocity of coolant in similar places, the heat transfer coefficient is even for those places thus heat transfer will be the same and uniform temperature in all cylinder heads is achieved.