为了适应航运市场变化趋势和满足排放要求,在船舶设计和建造中,大型螺旋桨开始大规模应用。更长冲程、更低转速G型柴油机受到市场的欢迎,但其超长的冲程给气缸套的冷却和润滑带来极大考验。缸套作为燃烧室部件中的重要组成部分,其冷却水的冷却效果直接影响到燃烧室热负荷稳定,因此要求冷却水需要具有良好的冷却性能,这样才能保证缸套有足够的强度和良好的润滑来保障柴油机稳定工作。对G型低速柴油机缸套冷却水腔的冷却水流动和传热研究具有重要的实际意义,可为柴油机及其零部件冷却性能、可靠性能的提高、结构优化提供参考。本文的主要工作内容包括:(1)根据7G80ME-C型柴油机的原始资料,建立缸套组件的几何模型,并提取出缸套内的冷却水腔的三维模型,建立仿真计算模型。(2)对冷却水腔内的冷却水进行仿真,根据流速、压力、对流换热系数等参数综合评价其冷却性能。(3)使用GT-power建立7G80ME-C型柴油机整机模型并仿真得到了柴油机缸内燃气的对流换热系数及近壁面温度。基于流固耦合分析法,通过耦合面的映射使仿真得到的冷却水的近壁面温度和换热系数加载到缸套上,结合其他边界条件对缸套进行稳态传热分析,得到额定工况下缸套的稳态温度场和热流密度。(4)根据仿真结果对冷却水腔进行结构上的优化改进并对不同方案的仿真结果和原模型仿真结果进行分析比对,揭示了冷却水腔结构变化对冷却水腔内流体流动和传热特性的影响规律。根据计算结果可知,G型低速柴油机缸套冷却水整体流动良好,无流动死区;水腔内的压力分布均匀,进出口压力损失为36kPa,主要出现在贯穿冷却孔区域;缸套内壁最高温度为356.8℃,位于清洁环区域,大部分区域温度低于300℃,另外内壁温度均高于SO2,SO3的露点温度,可有效防止低温腐蚀;缸套周向温度分布均匀,冷却良好,能保证柴油机的稳定工作。缸套冷却水孔直径的增大对于柴油机缸套的冷却起到一定的作用。随着缸套冷却水孔半径的增大,冷却水压力损失减小,缸套内壁最高温度下降明显。通过对缸套冷却水流动和传热的分析,为G型二冲程柴油机缸套的结构优化和可靠性能的提高提供了一定的理论依据。