刘建敏，康琦，王普凯，刘艳斌，董意

(陆军装甲兵学院车辆工程系，北京 100072)

发动机本体传热研究[1-9]一般是先建立三维模型，将之离散为有限元网格模型，然后对发动机部件和冷却水腔的流场和温度场进行仿真计算。这种方法对数据要求高，建模时间长且仿真计算收敛慢，对计算机硬件要求高。

本研究在发动机气缸排三维模型基础上，利用GT-Suite软件中的GEM3D模块将三维模型离散成大量的小体积块，得到一维仿真模型，而后采用有限体积法进行求解。对标定工况下发动机本体传热量、温度分布以及冷却液入口流量、发动机转速和负荷对传热性能的敏感性进行了分析，仿真结果为发动机本体传热控制及优化提供了一定的参考。这种建立模型的方法在保证计算精度的前提上，可以大大减少计算时间。

1 理论分析

1.1 发动机工质传热理论

发动机工质与其所接触部件的传热量由传热量的瞬时变化率在一个工作循环内对曲轴转角进行积分[10]得到：

(1)

式中：dφ为曲轴转角；τ为冲程数；dQwi/dφ为壁面传热量随曲轴转角的瞬时变化率，由气体瞬时温度和壁面瞬时传热系数计算得到。

(2)

式中：awi为壁面瞬时传热系数；Tgi为工质瞬时温度；Twi为壁面温度；Awi为传热面积；ω为曲轴旋转角速度。

对于不同的传热部位，需要采用不同的壁面传热系数计算公式。

气缸内壁面由活塞顶面、缸盖底面、气门底面和缸套内壁面围成，缸内燃气与气缸内壁面的瞬时传热系数用Woschni公式计算：

(3)

式中：ucm为活塞平均运动速度；……