燃煤颗粒粒径对燃烧特性及NO生成的有限时间计算模型研究

本文创新性地开发了内燃机（ICE）燃烧-冷却协同仿真方法，采用双向迭代共轭传热（CHT）与计算流体力学（CFD）耦合技术，优化了重型柴油机冷却系统。研究通过3D-CFD全循环燃烧模拟与3D-CHT冷却流场分析，在保持原机结构兼容性的前提下，使缸体最高温度降低41°C，热传递效率提升18%，为高功率密度发动机热管理提供了兼顾精度与工程可行性的解决方案。

　　

Highlight

本研究通过以下创新点突破现有技术局限：

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  燃烧-冷却协同优化：首次实现缸内燃烧动力学与冷却流场的全耦合仿真，打破传统孤立分析模式

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  双向迭代CHT耦合：采用动态边界条件更新算法，仅需3次迭代即可收敛，计算效率提升40%

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  现实设计约束：所有优化方案均采用常规机加工工艺，无需新增材料或改变发动机主体架构

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  约束条件下的热优化：在泵速不变的前提下，通过增设辅助进水口（直径增大15%）和排气侧多通道布局，使关键区域温度梯度下降22%

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  六缸机专项应用：针对重型农用柴油机特性，建立从仿真到生产的全链条解决方案

Conclusion

发动机传热分析必须综合考量燃烧室（Combustion Chamber）、冷却水套（Cooling Jacket）和缸体（Engine Block）的交互效应。本研究开发的"解耦式"双向耦合算法，通过分步处理气体/冷却液/固体域的时间尺度差异，在普通工作站上实现了工业级精度的热仿真。最终优化方案使缸盖"热点"温度从279°C降至267°C，且所有改进均通过≤3次铣削加工即可实现，为高负荷ICE的热可靠性设计树立了新标杆。