摘 要

近些年来，涡轮增压器在发动机上的应用越来越广泛，与之配套的中冷器的选型与设计也受到了人们的重视。中冷器的种类较多，分别有着各自的独特优势和缺陷，适用于不同的工作要求，不同的中冷器类型对经过了增压器的增压空气的压力和温度的影响也不相同，而这些增压空气的参数改变对发动机的工作性能有着重要的影响。所以对中冷器的选型和结构设计的研究有利于提高增压发动机的工作性能。

本文主要针对一汽九吨平头车的BF6M1013EC型道依茨柴油发动机进行了管带式空-空型中冷器的设计和计算。对中冷器的研究背景和选型方法进行了介绍，对中冷器进行设计计算并通过CATIA的建模、Fluent的仿真分析来验证计算结果。

【关键词】：中冷器，设计分析，温度，计算，仿真

Abstract

In recent years, the turbocharger in the application of the engine more and more widely, with the supporting intercooler selection and design has also been the people's attention. More types of intercoolers, respectively, have their own unique advantages and disadvantages, apply to different work requirements, different types of intercooler on the supercharger through the pressurized air pressure and temperature are not the same, And the parameters of these pressurized air changes the engine's performance has an important impact. Therefore, the study of the selection and structural design of the intercooler is helpful to improve the working performance of the supercharged engine. In this paper, the design and calculation of the tube-type air-air type intercooler are carried out for FAW Nine-ton diesel engine. Firstly, the research background of the intercooler is introduced. Then, the selection of the intercooler is introduced. The calculation and calculation of the intercooler are carried out. The simulation results are verified by CATIA modeling and fluent simulation analysis.

【Key words】: intercooler, design, analysis, temperature, calculation, simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1课题背景、目的及意义 1

1.2国内、外中冷器研究现状 2

1.3本课题主要任务 2

1.4本章小结 2

第2章 柴油机中冷器介绍 3

2.1增压柴油机中冷器的简介 3

2.2增压柴油机中冷器的类型 4

2.3增压柴油机中冷器的结构 5

2.4本章小结 5

第3章 柴油机中冷器的选型与设计计算 6

3.1中冷器的选型 6

3.2中冷器的设计及计算 6

3.2.1 给定的设计条件及性能要求 6

3.2.2原始数据及几何尺寸的确定 7

3.2.2中冷器参数计算 7

3.2.3 冷却介质和增压空气的物理性质 8

3.2.4中冷器的传热系数的计算 9

3.2.5 中冷器散热量的校核 9

3.2.6中冷器压力损失的校核 10

3.3本章小结 10

第4章 利用CFD对中冷器仿真分析 11

4.1 CFD技术及应用简介 11

4.1.1 CFD技术简介 11

4.1.2CFD技术所用软件Fluent的简介 11

4.2中冷器模型的建立 12

4.2.1软件介绍 12

4.2.2增压柴油机中冷器芯部的建模 13

4.2.3增压柴油机中冷器进出气室的建模 13

4.2.4增压柴油机中冷器装配模型 14

4.2.5增压中冷器芯体计算域模型的建立 14

4.3增压柴油机中冷器的CFD分析 15

4.3.1划分网格 15

4.3.2 fluent的设置 16

4.3.3fluent分析结果 16

4.3.4结果分析 17

4.4本章小结 18

全文总结 19

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪论

1.1课题背景、目的及意义

现如今，内燃机的技术在人类长时间的改进和积累中已经日趋成熟，由于内燃机的优势众多，如燃烧热效率高，功率范围宽泛，对工作环境的适应性好，现在已经广泛应用于工业、农业、交通运输业和军事领域，在国民生活中占有不可替代的地位。伴随着科学技术的进步，制造水平的提高，加之先进的材料技术和生物技术等高新技术应用在发动机产品的设计和制造过程中，使得发动机的水平日趋完善。

内燃机既给人们带来便捷，但同时也因排放问题给环境带来了污染，危害到人类的健康。进入21世纪，汽车保有量逐年增加，增加速度极快，根据有关部门公布的统计数据显示，汽车保有量过百万的城市越来越多，在这些城市当中，人口与汽车保有量众多，这就导致了，汽车排放物对环境的污染和对人类的危害也是极高的。为了提高内燃机的工作性能并且降低污染危害，人类对内燃机的改进一直在继续。

为了解决既提高发动机的工作性能又不增加排放污染这个问题，经过众多前人的研究和实验，就有了我们现在所熟知的增压发动机。增压发动机已经毫无疑问地成为了各大厂商研发的重点技术，在未来一段时间内将主导发动机研发的方向。使用了增压发动机的汽车，弥补了自然吸气发动机的吸气量不足的缺点，也就是说，安装了增压装置的发动机，与自然吸气发动机相比，相同的排量时，前者可以提供更高的动力性能和经济性能。如果汽车装备了增压发动机，不仅它的输出功率可以得到很大的提升，与此同时，它所造成的排气污染也会大大降低。随着人们对使用增压发动机的车辆的需求逐渐增加，内燃机增压技术也在迅速发展。

众所周知，经过增压器增压后的空气再进入到发动机的进气歧管，这样做增大了进气密度，还可以通过增加喷油量来增加平均有效压力。但是压缩后的增压空气会随着增压比的增大其温度也会升高很多，过高温度的空气进入发动机反而会影响发动机的工作效率，所以在进入进气歧管之前常常需要先通过中冷器来进行冷却降温。这就是说加装中冷器对增压发动机的工作过程和排放水平都有着很大的影响。加装中冷器，进行合理的匹配设计，既保证了增压的效果，又可以大大改善发动机的排放水平，减少污染。所以，当增压空气的温度降低时，不仅柴油机的效率有所提高，而且可以降低尾气排放物中的污染物。因此，中冷器在增压柴油机中广泛使用。