[发明专利]一种柴油机整机水套空化数据获取方法

权利要求书

1.一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、构建柴油机整机水套三维网格模型；

具体是指构建包含进出管路结构、排气缸水套结构、水腔结构的三维模型；所述进出管路结构应当包含：连接水泵以及水套的主进水管路、连接水腔与增压器以及气缸的进出管路、与各气缸连接的所有上水孔、出水口；所述水腔结构中应当包含：主腔体、副腔体、润滑油油路以及各管路接口；

步骤B、基于台架实测和模拟计算确定参数；

具体是指，根据柴油机额定工况确定转速、输出功率；基于台架测试方法，获取柴油机额定工况下入口流速、入口温度、增压器出口压力；基于模拟计算方法，获取上水口出口温度和上水口出口压力、增压器出口温度；根据实测或经验数据确定各缸壁面温度分布；根据材料属性以及工艺标准，确定水套壁面粗糙度；

步骤C、基于流场流线图确定低流速区；

选择使用标准壁面函数，采用RNG双方程模型作为湍流模型，采用二阶迎风控制方程离散方法获取包含温度信息，并对壁面及进出口温度采用分段给定方法，获取排气缸水套底部流场流线图；基于气缸水套底部流场流线图趋势以及冷却水流动变化情况，确定气缸冷却水低流速区；

步骤D、基于死区分布图谱确定易损气缸；

基于前述低流速区分布以及流场流线的分布情况，并结合流场的温度、压力信息进行吻合对照，确定易损气缸；

步骤E、定位高含气率区域；

在标准工况下，以前述易损气缸为对象，对其水流场进行模拟计算，采用空化流模拟手段，耦合多相流混合物模型，以含气率为参考物理量，确定单缸水套上容易发生气液相变的区域或部位；

步骤F、基于物理场的变化规律确定压力变化数据；

以物理场的变化规律和压力变化曲线为基础，获取曲轴转角变化过程中缸套壁面流场压力变化数据，确定流场内压力临界值相应的位置参数。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，所述步骤B中，所述各缸壁面温度分布至少包括：各缸内壁面上端、下端以及外壁面的温度。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，所述步骤C中，在确定气缸冷却水低流速区时，选择性的以全部气缸中最靠近整个整机水套的入口位置的气缸、以及独立气缸内背离入流方向的区域来优先确定；同时忽略全部气缸中位于中间的气缸以及独立气缸靠近相邻气缸连通水腔的区域；对于单缸水套有两个入口的W型水腔结构，增选位于中部的一至两个气缸。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，所述步骤F中，采用如下方法确定相应参数，在曲轴转角变化过程中，获取流场对缸套壁面的压缩作用，会致其其压力变化曲线；以缸套壁面受压回弹，空间流场涌入时确定含气率下降节点；在分析过程中对关键区域进行纵向观察，确定关键区域内部空间所关注单缸水套流场分布情况；具体实施过程中，以关键区垂向平面切割获取的分段切面来抽取数据。

5.根据权利要求1所述的一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，所述步骤E中，对于属于高含气率的关键区域，在进行后序处理时，将所关注的关键区域在网格文件下单独定义为一个边界面，以便在后续查看结果时可以单独显示关键区域具体结果数值，此数值为整个关键区域面的平均值；将新的网格文件导入FLUENT软件后，对于其他边界条件的设置不变，只是对于单独定义的关键区域面多设置一次，且设置保持不变；因此在最后结果查看时，通过只显示关键区域面，来重点查看关键区域的数值结果；此方法还可用于其他需要关注的部位。

6.根据权利要求1所述的一种柴油机整机水套空化数据获取方法，其特征在于，所述步骤E中，由于冷却水的的压缩性较差，因此在仿真过程的初期进行试运行，直至初始阶段随曲轴转角的振荡区期完全度过，压力波动将呈现周期性的变化后在进行后续操作。