3-dimensionale Berechnung der Wasserströmung in einem Zylinderkopf. Untersuchung der Kühlwirkung mit Methoden der numerischen Strömungsmechanik
(German)
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Es wird eine Methode zur Optimierung des Wasserkühlungssystems mittels des Programmsystems PHOENICS vorgestellt. Die Auslegung muß folgenden Forderungen genügen: Hohe Strömungsgeschwindigkeiten an heißen Bauteilen, Wärmeabfuhr mit möglichst geringer Wassermenge und Vermeidung lokal unzulässig hoher Temperaturen. Das Simulationsmodell ist dreidimensional und sollte vor allem die ausreichend genaue Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit zulassen. Dabei wurde der komplexe Strömungsbereich oberhalb des Zylinders mit Ein- und Auslaßkanal und Wirbelkammer modelliert. Die Berechnung verschiedener Geometrie-Varianten ergab, daß eine Zylinderkopfgeometrie, in der der obere Wasserraum teilweise blockiert war, um das Kühlwasser umzulenken, zur optimalen Lösung führte. Dort, wo die höchste Wärmemenge abzuführen war, ergab sich durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine vierfache Verbesserung der Kühlwirkung. Räumliche Darstellungen der Konstruktionsvarianten und ebene Wiedergaben der Geschwindigkeitsfelder erleichtern das Verständnis.