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某喷水推进柴油主机冷却系统设计与优化

作　者: 李光琛
导　师: 苏石川
学　校: 江苏科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 柴油机冷却系统中冷器涡流发生器强化换热
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文主要对车用柴油机改装为船用推进主机时，其冷却系统的改进设计与中冷器性能的优化进行了分析和研究。当车用柴油机被安装在机舱内时，由于工作时没有迎风气流，需要将车用柴油机的冷却系统由“风冷”改为“水冷”（去除风扇、散热器等设备，增加海水泵、淡水冷却器、机油冷却器及中冷器等）。本文根据某型柴油机的基本参数和工作情况，对中冷器和淡水冷却器进行热力计算和结构设计，并利用试验的方式进行验证，通过数值模拟的方法对中冷器的流动与换热特性进行分析，并对中冷器的强化换热方法进行了研究。主要内容包括以下几个方面：1．对某喷水推进柴油主机的冷却系统进行分析，根据该型柴油机的相关参数和工作情况，设计与其相匹配的中冷器和淡水冷却器，对中冷器和淡水冷却器进行热力计算和校核计算，并对其进行详细的结构设计。2．对设计的柴油机冷却系统进行试验验证，以验证其可靠性。通过试验可知，对中冷器和淡水冷却器的设计计算方法是合理的，设计的柴油机冷却系统能够满足该型柴油机的散热需求。3．通过数值模拟的方法对中冷器空气侧流体的流动与传热特性进行计算分析，并对布置涡流发生器的中冷器翅片进行研究。研究发现，布置涡流发生器后，中冷器的换热能力和流动损失同时增大，但换热增强的比例要明显高于阻力增加的比例，中冷器的综合性能得到了明显的提高。4．对传统的涡流发生器进行改进，开发了一种新型的圆弧形三角翼涡流发生器，并通过数值模拟的方法对其进行了研究。研究发现，与传统的直三角翼涡流发生器相比，圆弧形结构可以明显降低其阻力损失，证明了圆弧形三角翼是一种高效低阻的涡流发生器。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-19
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 国内外柴油机热交换器的研究现状  14-17
  1.3 本课题的来源及主要研究内容  17-19
第二章柴油机冷却系统设计  19-35
  2.1 中冷器的设计计算  19-26
    2.1.1 中冷器的热力计算  20-24
    2.1.2 中冷器压力损失计算  24-25
    2.1.3 中冷器的几何结构  25-26
  2.2 淡水冷却器的设计计算  26-33
    2.2.1 淡水冷却器热力计算  26-31
    2.2.2 淡水冷却器阻力计算  31-32
    2.2.3 淡水冷却器的几何结构  32-33
  2.3 本章小结  33-35
第三章柴油机冷却系统试验  35-39
  3.1 试验装置  35-36
  3.2 试验项目及方法  36-37
  3.3 试验数据及结果分析  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章涡流发生器对中冷器的流动与传热性能的影响  39-51
  4.1 物理模型  39-41
  4.2 数值方法及验证  41-44
    4.2.1 数值方法  41-43
    4.2.2 网格无关性检验  43-44
  4.3 参数定义  44
  4.4 计算结果与分析  44-50
    4.4.1 强化传热性能分析  44-47
    4.4.2 流动阻力特性分析  47-49
    4.4.3 综合特性分析  49
    4.4.4 场协同性分析  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章布置圆弧形三角翼中冷器的流动与传热特性分析  51-59
  5.1 引言  51
  5.2 物理模型及结构参数  51-52
  5.3 数值计算方法及验证  52-53
    5.3.1 数值计算方法  52-53
    5.3.2 网格无关性检验  53
  5.4 计算结果与分析  53-57
    5.4.1 强化传热性能分析  53-55
    5.4.2 流动阻力特性分析  55-56
    5.4.3 综合特性分析  56-57
    5.4.4 涡流发生器强化传热机理分析  57
  5.5 本章小结  57-59
第六章结论与展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
攻读学位期间发表的论文  65-67
致谢  67-68
详细摘要  68-72

某喷水推进柴油主机冷却系统设计与优化

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