船用柴油机高温冷却水系统的CFD分析
船用柴油机排气高温原因分析及解决方法
船用柴油机排气高温原因分析及解决方法摘要：船用柴油机是大型船舶上主要的动力装置，排气高温问题的解决需要给予高度的关注。
因此，对于该问题的解决在这个领域中显得十分重要。
解决船用柴油机排气高温问题，可以提高柴油机的运行效率和使用寿命，降低船舶的运行成本，减少环境污染。
因此，对船用柴油机排气高温问题的研究是极其必要的。
关键词：船用柴油机，排气高温，原因分析，解决措施1绪论船用柴油机排气高温是指柴油机运行过程中，排气管内的温度超过了设计温度，导致传统的散热方式无法进行降温，严重影响柴油机的运行效率和寿命。
排气高温的产生主要是由于以下几个原因：（1）燃烧不完全：燃烧室内气体的温度过高，导致排气温度也随之升高。
（2）进气温度过高：当外部环境温度过高或者进气道设计不合理，会使得柴油机采取的空气温度升高，进而导致排气温度升高。
（3）排气管道结构不合理：船用柴油机长时间运行过程中，由于排气管道结构设计不合理，非常容易造成排汽管道内部压力过大，导致排气管道加热，甚至出现结焦现象。
（4）润滑不良：若机油油质过差或者不及时更换，可能会导致摩擦、阻力增加，进而增加排气温度。
（5）零部件老化：随着柴油机使用寿命的逐渐增长，机体内部零部件磨损、老化，可能影响柴油机的散热效能，导致排气温度过高。
2船用柴油机排气高温原因分析2.1 柴油机运行原理和排气过程概述柴油机是一种内燃机，其工作原理即是将空气压缩后，将柴油喷入到气缸内部，通过自燃，将化学能转化为热能，驱动活塞运动，从而输出动力。
具体运行原理如下：（1）进气过程：活塞向下运动，吸入空气。
在进气过程中，空气通过进气门进入气缸，并在排气门关闭的情况下被压缩。
（2）压缩过程：活塞向上运动，将气缸内的空气压缩。
柴油在高温和高压下被喷入气缸，并由于高温高压条件下的自燃而燃烧。
在压缩过程中，柴油被喷入气缸，并与压缩的空气混合。
（3）燃烧过程：柴油燃烧后，就会放热，使气缸内部的压力急剧升高，从而推动活塞向下运动。
船用柴油机冷却水CFD分析及沸腾传热研究
摘 要 ： 针对高强化 发动机的热负荷 问题 ， 寻求适 当的冷却 水量 、 压力及合 理 的流场分布是 柴油机 冷却水 腔
设 计 的 重 要 一 环 。本 文 以某 船 用 柴 油 机 气 缸 盖 一 缸套 冷 却水 腔 为 研 究 对 象 ， 过 冷 却 系 统 一 维 仿 真 得 出边 界 条 件 ， 气 通 利用 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软 件 对 冷 却 水 腔 的冷 却水 流 场 进 行 数 值 模 拟 。通 过 对 三维 流 场 的 分 析 ， 水 腔 的 压 力 损 失 、 场 分 布 给 对 流 出 了 恰 当 的 评 估 并 指 出 了 流 动 优 化 的 方 向 。为 研 究 发 动 机 冷 却 水 腔 内存 在 的 过 冷 沸 腾 传 热 现 象 ， 助 于 空 泡 份 额 借 （ 位 容 积 中气 泡所 占的 百 分 比 ） 概 念 ， 出 和建 立 了 一 种 基 于 单 相 流 的沸 腾 传 热 计 算 方 法 。 单 的 提
ｄｓｒ ｕｉｎ ｏ ｈ ｏ ｌ ｇ ｊｃ ｅ ｒ ｖ ｌａｅ ａ ｄ ｔｅ ｏ ｔ ｚ ｉ ｃｉｎ ｉ ｓ ｏ ｄ Ａｉ ｎ ｔｔｅ ｈ ａ－ ｉｔ ｂ ｔ ｆｔｅ ｃ ｏｉ ａ ｋ ｔａｅ ｅ ａｕ ｔｄ， ｎ ｈ ｐｉ ｅ ｄｒ ｔ ｓ ｈ ｗｅ ． ｍｉｇ ａ ｈ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｉ ｅ ｏ
第３ ２卷 第 ８期 ຫໍສະໝຸດ ２１ ０ ０年 ８ 月 舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． ２， Ｎｏ． １３ ８
Ｓ Ｉ ＣＩ Ｈ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ａｕｇ ．，２ ０ ０１
船用柴油机中央冷却系统水温的智能控制(初稿)
摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。
在这些众多的先进测量控制技术中，由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。
因此，如何将单片微处理器应用到船舶自动控制领域，成为目前轮机自动化的焦点课题之一，为越来越多的科研机构所重视。
PID水温控制调节方法出现时间较早，已被大部分现代船舶所淘汰。
因此本文针对传统的柴油机中央冷却系统水温PID控制系统算法较为复杂，不能准确、快速、灵敏、稳定的调节柴油机冷却水的温度，提出了基于89C51单片机的智能冷却水调节系统的控制方案和具体方法。
在建立柴油机中央冷却系统高温淡水（缸套冷却水）冷却回路的动态热力模型基础上，将柴油机功率模糊信号引入到了高温冷却水温度控制系统中。
通过调节三通阀的开度，从而可以达到降低冷却水温度的动态偏差，快速而准确的调节冷却水温度的目的。
比较得出基于功率信号模糊预调节与水温Smith+PID调节的智能控制方法，明显优于常规PID控制方法。
在实际应用中实现了对船舶柴油机冷却水的智能精确控制，减少了油耗，延长了发动机的使用寿命。
关键词：智能控制；89C51单片机；精度高；速度快1AbstractWith the rapid development of computer technology, measuring instruments and control technology, the application of advanced measurement and control technology, equipment and methods were applied in the modern field of automatic control. Due to the improving performance and decreasing price of single-chip microprocessor, its cost performance became outstanding beyond the numerous advanced measurements and control technologies. Therefore, one of the focuses of the current turbine automation topics is to apply the single-chip microprocessor into ship automatic control, which has been paid attention to by more and more research institutions.PID temperature control adjustment method, which has the problems of complexity and can not accurately, rapidly, sensitively and stably control the diesel’s cooling system, had been eliminated by most modern ships. Therefore, this essay will focus on the the problems of the PID control system algorithm of the central cooling system water temperature in conventional diesel engines, and propose a control scheme and approach which is based on the 89C51 micro-controller smart cooling water conditioning system. The solution is to introduce the engine power fuzzy signal into a high-temperature cooling water temperature control system by establishing a dynamic model of the central engine cooling system temperature fresh water ( jacket cooling water ) cooling circuit on the basis of thermodynamic model. By adjusting the opening degree of the three-way valve to achieve the aim of reducing the dynamic deviation of water temperature and quickly and accurately adjusting the cooling water temperature. It can be significantly better than the conventional PID control methods system simulation studies which gains fuzzy intelligent control power signal pre-conditioning and water -based Smith + PID regulator. In practical applications, not only precise control of intelligent engine cooling water vessel is achieved, but also the fuel consumption is reduced and the life of the engine is extended.KEY WORDS:intelligent controls,89C51 microcomputer, high precision, high speed2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)第2章船用柴油机中央冷却系统 (10)2.1船用柴油机中央冷却系统工作过程 (10)2.2系统的构成 (10)2.2.1 系统结构图 (11)2.2.2 系统各组成部分功能说明 (11)2.3 系统的性能指标 (13)2.3.1 系统的主要技术功能 (13)2.3.2 系统的性能特点 (14)第3章系统硬件组成 (15)3.1 系统硬件组成结构图 (15)3.2 系统各部分结构 (16)3.2.1 测温电路 (16)3.2.2 A/D转换电路 (17)3.2.3 键盘与显示电路: (18)3.2.4 串行通讯模块: (19)3.2.5 声光报警电路: (19)3.2.6 主控单元(MCC): (20)第4章系统软件介绍 (22)4.1 温度控制系统算法 (22)4.1.1 系统的整体控制 (22)4.1.2 算法介绍 (23)4.2 计算机软件及功能 (28)4.3 单片机的软件设计 (30)34.3.1 主程序: (31)4.3.2 T.0中断服务子程序 (32)4.3.3 串行口中断服务程序 (33)第5章系统可靠性研究 (34)5.1 系统硬件的可靠性设计 (34)5.2 系统软件的可靠性设计 (36)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)4第1章绪论1.1课题提出背景船舶柴油机冷却水温度控制技术是轮机自动化技术的重要组成部分。
非道路用柴油机缸体冷却水流场试验与CFD分析
柴油 机冷却 系 统 对 柴 油机 经 济 性 、 可靠 性 和 排
的压力 和 流量 。从缸 体流 出 的冷却 水再经 过 回水 管
放性 能等都 有很 大影 响 。多缸 柴油 机各 缸冷 却水 的
均匀性 和冷 却效 果也 是特 别重要 的问题 。发 动机 如
冷却不 足 ， 会导 致过 热 、 将 爆燃 、 早燃 、 放增 加或零 排
收 稿 日期 ：２ ０ 一１０ ；修 回 日期 ：２ ０ —４２ ０ ７ｌ—８ ０ ８０ —５ 作 者 简 介 ：楼 狄 明 （ ９３ ） 男 ， 江 省 东 阳市 人 ， 授 ， 士 ， 要 从 事 柴 油 机 的 结构 设 计 与 性 能 优 化 研 究 ；ｏ ｇｉａｔ＠ １ ３ ｃｒ。 １６ 一 ， 浙 教 博 主 ｔｎｊ ｕｏ ６ ．ｏ — ｎ
定 压力 流经 进 水 管 进 入 缸 体 。 １ ３只 压 力 表 和 流 量 计分 别 接在 １ ３只三 通 阀上 ， 用来 测 量 １ ３个 分 水 孔
２４ ０ｒｍｉ ０ ／ ｎ和 ２５ ０ ｒｍ 水孔 流 出的冷 却水 的流量 及压 力 。
这 １ 分水 孔 在 缸体 上 的 分 布 见 图 ２ ３个 。位 于
模拟 缸盖 上 的分水 孔分 布 与此一 一对应 。实 际测试 Ｓ ＮＨ４ ０ Ｚ 油 机 的 主 要 技 术 参 数 ： 径 １２ 柴 缸
时 ， 模 拟缸盖 安 装 在 图 ２所 示 的缸 体 上 。按缸 体 将
各分 水 孔 直径 大 小 ， １ 将 ３个 分 水 孔 分 为 ４组 ： Ｄ一
准 确地 了解 冷却 系统 的冷 却 效 果 ， 利 于 合 理设 计 有
和改进柴 油机 结构 。
本试 验针 对 某 非 道 路 用 Ｓ ＮＨ４ ０ Ｚ柴 油 机 进 １２
柴油机冷却水套的优化设计方法
柴油机冷却水套的优化设计方法摘要：对于大功率柴油机的冷却与热平衡问题，冷却系统的工作性能直接影响到汽车的整个动力系统。
因此，开发高效可靠的冷却系统是进一步提高柴油机工作效率、燃油经济性和减少排放必须克服的关键技术问题之一。
采用先进的冷却系统设计和有效的研究方法是非常重要的。
利用CFD软件对多缸柴油机冷却系统进行三维数值模拟具有重要的工程应用价值。
与实验分析相比，更加直观，在改进过程中不需要制作实物，提高了整体工作效率，节省了大量的人力物力。
另外，近年来随着计算模型的改进和计算能力的不断提高，计算结果的准确性也得到了提高，完全可以满足工程的实际需要。
关键词：柴油机；冷却水套；计算流体动力学；有限元分析；为了快速设计柴油机冷却水套，采用建模与仿真相结合的方法，建立了柴油机样机冷却水套模型。
进行CFD仿真计算，通过对计算结果的分析，评估整个冷却系统的冷却效果，发现原机冷却水套存在的问题。
针对存在的问题，提出了改进方案，并对改进后的模型进行了计算分析。
一、试验样机冷却水套模型建立1.模型的建立。
利用某型号柴油机进行试验分析，该样机采用增压中冷进气方式，直列式六缸，尺寸为936 mm×777 mm×985 mm.运用三维绘图软件CATIA进行冷却水套的参数化建模，大致分为缸体水套和气缸盖水套，由于整体柴油机水套模型结构错综复杂，建立模型除重点区域（如气缸盖底部鼻梁区，进排气道周围关键区）细化外，其余非重点区做简化处理。
2.网格划分。
对柴油机冷却水套模型进行网格划分，采用非结构网格，其对模型整体适应性好.将已经建立好的CATIA模型以model格式导入ICEM进行网格划分，将气缸盖和缸体水套分开，作为两个整体分别划分，以减小计算的负荷加快整体进程，为使整体网格质量提高，局部区域需要网格细化.边界层划分有棱柱网格，保证流场试验结果的准确性；缸套中靠近气缸壁部分网格影响换热系数的准确性，需要细化，另外缸盖与缸体之间连接的上水孔也需要细化网格。
船舶冷却系统常见问题探讨
船舶冷却系统常见问题探讨徐景峰（吴淞海事局； 上海 200940）摘 要：汇总长江上海段2020年船舶冷却系统故障案例，分析该系统常见问题，梳理船舶冷却系统工作原理、主要特点、常见缺陷、检查要点和保养要求，挖掘船舶冷却系统故障的季节性规律，提出针对性整改建议。
关键词：船舶冷却系统；膨胀水箱；季节性规律0 引 言冷却系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的重要系统，同时也是船舶故障频发的领域之一，经统计，2018-2020年期间，长江上海段船舶机电故障类型中，涉及主、辅机冷却系统故障的比例长期排在前三位，其中多起故障直接导致了船舶的搁浅事故，有关主机冷却系统的管理与维护亟须重视，本文结合日常检查中发现的常见缺陷，进一步梳理船舶冷却系统的主要问题和维保要点。
1 典型案例2020年10月，笔者对某船实施安检期间，发现该船主机膨胀水箱私接软管至疑似红色消防管路，见图1，这引起了检查员的质疑,经调查了解到，该船运行期间，主机冷却水温度始终偏高，膨胀水箱持续冒热气，船员担心主机冷却效果不好，遂自行在膨胀水箱与船舶压载管系之间安装了联通管，一边通过补水阀向水箱内补水，一边将箱内热水通过压载管系排出舷外。
在压载管系上私接管路的安全隐患暂且不说，如此改装在实际效果上并不能有效为主机降温，经安检员详细检查发现，该船冷却水高温的根本原因，是主机淡水冷却器堵塞，导致用以冷却淡水的海水循环管路不通畅，无法进行有效的热交换，不能带走循环淡水的大部分热量，直观表现就是膨胀水箱持续高温。
船员在膨胀水箱处建立了冷热循环，相当于仅置换了膨胀水箱内的热水，冷水很难进入整个淡水冷却水循环管路，是治标不治本。
2 工作原理介绍在上述案例中，导致冷却系统故障的根本原因，是船员对冷却系统的工作原理不熟悉，这里作简要介绍：（1）常规的冷却水系统是由海水和淡水冷却系统组成，即海水回路和淡水回路，在中小型船、内河船等采用较多，其工作原理：①海水回路：海水泵从海底门及海水总管中吸入海水，然后分几路，一路将海水送到主机空冷器中，另一路将海图1 主机膨胀水箱私接软管至疑似红色消防管路NAVIGATION航海51NAVIGATION航海52Marine Technology 航海技术水送人滑油冷却器，再经过淡水冷却器后与主机空冷器排出水汇集排至舷外，有些船舶还会分一路至齿轮箱滑油冷却器、中间轴承或主机排烟管。
内河巡标船主机冷却系统温度过高的问题研究及解决措施
内河巡标船主机冷却系统温度过高的问题研究及解决措施作者：***来源：《西部交通科技》2020年第12期摘要：文章介绍了巡标船柴油机冷却系统作用及其工作原理，并以“广西港航4104”巡标船柴油机为例，分析了柴油机冷却水系统与机油润滑系统高温故障及解决方案。
关键词：巡标船;柴油机;主机冷却系统;高温故障;解决方案0 引言随着航道等级的提升，特别是打造西江亿吨“黄金水道”以来，对航道管理养护工作提出了“更快速、更高效、更优质”的要求，需要提升航道养护船舶设备技术性能。
为提升航道养护船舶设备技术性能，增加船舶航行速度及动力，“广西港航4104”巡标船安装有型号为YC6A220C船舶用柴油机，直列6缸、增压水冷、双循环冷却、其额定功率为162 kW，额定转速为2 230 r/min，制造日期为2016-01-05。
在使用期间主机经常出现油温或水温过高提示报警或温度过高系统自动停机等情况。
1 巡标船柴油机冷却系统作用及其工作原理1.1 巡标船柴油机冷却系统作用柴油机通过柴油在内部燃烧产生动力，在燃烧时会产生热能，温度可达2 027 ℃，导致相关零部件的温度升高。
温度较高时柴油机内零件的精度、性能会受到影响，导致润滑度差，从而缩短它的使用寿命，降低工作效率，增大能耗[1]。
所以，冷却系统对于柴油来说是非常重要的，冷却系统正常工作应确保其温度合适。
1.2 柴油机冷却系统的型式柴油机冷却系统的型式一般分为风冷和水冷。
（1）风冷。
用空气作为冷却媒介质，将部分热量散发到空气中，并使温度保持在正常运转范围内，这种冷卻型式结构简单，使用维护方便，适用于缺水地区和小功率柴油机上。
（2）水冷。
用水作直接冷却媒介质将热量带出机体散发冷却水中。
其冷却效果好，控制冷却能力较方便，但结构较复杂，需使用大量冷却液进行冷却[2]。
YC6A220C型号船舶用柴油机的冷却系统采用水冷型式。
1.3 柴油机冷却系统工作原理YC6A220C型号船舶用柴油机的冷却系统是采用海、淡水双路循环冷却，如图1所示：淡水泵将淡水泵入滑油冷却器冷却滑油后，再进入冷却缸体及汽缸盖;从机体出来的高温淡水，经过节温器作用，一部分直接回到淡水泵入口，另一部分经海淡水热交换器后回到淡水泵入口。
发动机机体缸盖冷却水CFD模拟计算与分析
如今计算流体力学软件发展得 比较成熟 ，计算出的 结果与试验结果 吻合得很好 。采用 Ｃ Ｄ可以缩短 Ｆ 发动机的设计或改进设计周期 ，并能够大幅度降低
试验成本 ，而且得到通过试验方法无法测到或难于
测到的一些参数 ，可以解决一些实际不能解决 的问
ｍ ａ ｎ ｔ ｉ ｌ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｉ ｐ ｔｏ ｅ ｓ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｃ ｒ ｃ ． ｃ ｈ ｍ ｏ
关键词 ：发动机 Ｃ Ｄ 网格品质 冷却水 流场 Ｆ
Ｋ ｙｗｏ ：ｅ ｇ ｎ ＣＦ ｍｅ ｈｑ ａｉ ， ｏ ｌｎ ， ｌｉ ｉｌ ｅ ￣ｓ ｎ ｉｅ， Ｄ， ｓ ｕ ｌｙ ｃ ｏａ ｔ ｆ ｄｆ ｄ ｔ ｕ ｅ
题 ，如高温与真实气体效应等翻 。 ２Ｃ Ｄ仿真模拟 Ｆ ２１ 发动机机体 、缸盖模型 ．
图 １机体 、缸盖 冷 却水道 的 三 维模 型
右两排气缸 ，冷却水 由各缸机 体水道 流向缸盖水 道 。最后通过各缸缸盖出水 口流出。
２２ 计算网格 ＿ 计算网格的生成是计算流体力学和其他数值模
１前 言
维模型 ，缸体 、缸盖的冷却水道三维实体模型见图 １ 。冷却水经 由水泵送往进水总管 ，然后通过两个 进水支管通过冷却水箱分别由第 １ 和第 ４ 缸进入左
发动机缸盖、机体是发动机的主要部件 ，其形 状非常复杂 ，里面 的冷却水通道形状也非常复杂 。
试验证实 ，燃气传给冷却液的热量约 占燃料总热量 的 ２ ％ ３９，而通过缸盖传 出的热量约 占发动机 ０ 一 ０６ 传给冷却液全部热量的 ５％ ６ ％ｕ ０ ～５Ｉ 。对高强化 、大 功率军用发动机来讲 ，冷却是至关重要的。车辆发 动机的冷却是个很重要 的课题 ，同时也是衡量车辆
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摘 要 ：为 了计算船用 柴油机高 温冷 却水系统 的传 热效果 ，分析冷却水 的流动情况 ，利用Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ 软 件对６ Ｓ ５ Ｏ Ｍ Ｃ － Ｃ 柴油机 单缸冷却水 系统进行 了模 拟 ，得 出了冷却水 系统 的流场分布 、换 热系数分布和压 力损 失。 关键词 ：船用柴油机 ；冷却水 ；Ｃ Ｆ Ｄ 分析 ；对流换热 中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ６ ４ ． １ ２ １ ． １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － － ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ６ Ｓ５ ０ Ｍ Ｃ－ － Ｃ ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｍａ ｒｉ ｎ ｅ Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ； Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ； ＣＦＤ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ
陈冰 蕾 （ １ ９ ８ ３ 一），男 ，工程 师。主要从 事船舶现场检验工作 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ５ － ０ ６ — １ ５ ４ ７
室组件 向空气 、水 、油等冷却介质的传热。对冷却系统 １ 是６ Ｓ ５ ０ ＭＣ — Ｃ 柴油机的侧视图以及高温冷却系统在柴油
流动和传热的分析 ，计算得到车用柴油机冷却 水套 的流 机中的位置 ，箭头方 向为冷却水 流动方 向。中央冷却 器
场和传热系数分布［ １ 】 ， 利用Ｃ Ｆ Ｄ 和Ｆ Ｅ Ｍ 进行三维多物理 流出的高温淡水经主机冷却水总管流人各缸 ，冷却水 流
系统为研 究对象 ，使用Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ 软件分析 高温冷却水在 管 ，使用Ｐ ｒ ０ 厄软件建立缸套 、气缸盖 、排气 阀组件 、冷
缸套 、缸盖 、排气阀组件 内的流动和传热 ，得到冷却水 却水等 的三维模型 ，如图２ 所示 。
Hale Waihona Puke 作者简 介 ：徐召利 （ １ ９ ８ ４ －），男 ，工程师 。主 要从 事船舶及 海洋工程设计工作 。
ＧＵＡＮＧＤＯＮ Ｇ Ｓ ＨＩ Ｐ Ｂ ＵＩ Ｌ ＤＩ ＮＧ 广 东 造 船 ２ ０１ ５ 年第６ 期 （ 总第 １ ４ ５ 期 ）
设计与研究
船用 柴油机高温冷却水 系统 的Ｃ Ｆ Ｄ 分 析
徐 召 利１ 。陈冰 蕾２
（ １ ． 汕头造船厂 ，汕头５ １ ５ ０ ２ １ ；２ ． 中国船级社上海分社 ，上海２ ０ ０ １ ３ ５ ）
层热结构耦合分析［ ２ ］ ，对活塞进行振荡冷却分析【 ， ，对 入冷却水套 的位置在排气方向一侧 ，每缸一个进 口，进 ０ ｍ ｍ，冷却水冷却缸套后通过 四个均 布的连 接 缸盖冷却水腔 内的流动和传热过程进行流固耦合 数值计 口直径 ５ 算［ ５ ］ ，采 用可变冷却方案控制冷却 液的流量 ，分析其对 管进入缸盖内部冷却 缸盖 ，通过２ ８ 根直径为 １ ６ ｍ ｌ Ｔ ｌ 的贯 传热 、排放 以及油耗 的影响【 ６ Ｊ 。 穿冷却 孔后 开始冷却 排气 阀座 ，然后通 过缸 盖顶部 流 冷却液 的流速和温度影响柴油机的工作过程 、排放 出，一部分旁通流入排气阀壳 ，进入排气 阀壳的冷却水 性能 和结 构强度 。以６ Ｓ ５ ０ ＭＣ — Ｃ 船用柴油 机高温冷却水 从 阀壳顶部流 出，接人缸盖冷却水 出 口管路进入 出口总
１ 引 言
柴油机 的冷 却 系统是影 响 柴油机 工作 可靠性 和排 流场分 布和平均对流换热系数 ，为进一步分析燃烧室组 放要求的重要 因素 ，冷却系统的优化设计是柴油机设计 件的传热提供帮助 。 的重要组成部分 。Ｃ Ｆ Ｄ 以其可预先设计 、无条件 限制 、
成本低和设计周期短等优点成为冷却系统设计的重要 工 ２ 建模 及计 算 方法
具 ，随着数值传热技术的进步 ，越来越多的研 究者使 用 ２ ． １三维建模 数值方法计算柴油机 的传热 。 柴油机 的传热包括燃气 向燃烧室组件的传热和燃烧
ｍ 、
６ Ｓ ５ ０ ＭＣ — Ｃ 船用柴油机是缸径为５ ０ ０ ｍ ｍ 、行程为２ ０ ０ ０
单缸功率 为１ ９ ９ ２ ｋ Ｗ的超长行程二冲程柴油机［ ７ １ ，图
ＣＦ Ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ
Ｘ Ｕ Ｚｈ ａ ｏ ｌ ｉ ， ＣＨＥ Ｎ Ｂｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ 。
ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｆ ＬＵＥ ＮＴ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｒ ｅ