卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点，设计了强制冷却闭式循环系统水套结构，在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析。利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析，并对原水套结构进行了优化。结果表明：原水套平均流速为1.00m/s，平均换热系数为7.767W/(m2·K)，压力损失为0.027MPa，基本符合工程设计要求；但各缸冷却水流速和传热系数不均匀，在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡，二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区。结构优化后，水套平均流速达到1.35m/s，平均换热系数达到9826W/(m2·K)，较原方案分别提高了35%和26.5%。在热负荷最大的缸盖鼻梁区，冷却水平均流速达到1.33m/s，提高了41.5%，换热系数都在5000W/(m2·K)以上，没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡。