现如今我国社会经济飞速发展,工业发展尤其迅速,能源需求量也随之大大增加,随之而来的是非再生资源的紧缺和环境污染的日益严重。国家采取一系列措施和地方性法规来提高发动机尾气排放标准,发动机排放性能己经成为汽车设计中一个重要指标。经过增压后的空气温度急剧升高,高温气体燃烧使发动机的输出功率降低,影响发动机效率,严重时还会产生爆震现象。本文基于淄柴机器有限公司生产的Z170型高速船用柴油机中冷器进行结构改进,设计出性能更优、适用于Z160型柴油机的中冷器结构。首先对散热单元传热性能进行分析,不同结构的冷却管会影响散热单元的传热性能,在对冷却管截面形状的研究中发现正方形管传热性能好,然后依次为圆形管、椭圆形管。相较于圆形管,正方形管努塞尔数平均提高1.5%,j因子平均提高1.83%;散热单元的Nu和j因子随着管纵距的增大而逐渐减小,当管纵距为20mm时,与原散热单元相比Nu平均提高2.26%,j因子提高4.38%。通过对翅片结构的研究发现随着翅片厚度的增大散热单元的传热性能越好,当翅片厚度为3mm时达到最大,与原散热单元相比努塞尔数和传热因子分别平均提高7.92%、7.84%;散热单元传热性能随着翅片高度的增大而变强,当翅片高度为21mm时,与原散热单元相比Nu平均提高6.57%,j平均提高7.4%;随着翅片间距的增大传热性能逐渐变弱,当翅片间距为10mm时努塞尔数平均提高2.31%,传热因子平均提高3.66%。其次对散热单元流动特性进行分析,由于椭圆形管对增压空气的阻力小,流动性能好,f因子较圆形管平均减小0.09;压降平均减小2.4k Pa;管纵距越大,散热单元热流体流动空间大,流动性能越好,当管纵距为35mm时f因子平均降低7.64%,ΔP平均降低5.1%。对于翅片结构,翅片厚度和高度越大、翅片间距越小,对热流体的阻滞和扰动作用越大,流动特性越差,当翅片厚度为1.8mm时,与原模型相比f因子平均降低7.25%,ΔP平均降低1.7k Pa;当翅片高度为12mm时,与原模型相比摩擦因子平均降低8.1%,压降平均降低2.27 k Pa;当翅片间距为16mm时,与原模型相比f因子平均降低8.54%,进出口压降平均降低2.47 k Pa。最后对散热单元的综合性能进行分析,将传热因子j与阻力因子f做比值,得到散热单元各工况下的综合性能因子j/f,最终发现管纵距为25mm、翅片厚1.8mm、高18mm、间距为14mm时综合性能最优。对于冷却管结构,椭圆形管综合性能因子提高0.139,出口温度降低7.5K;管纵距为25mm时综合性能提高了0.142,出口温度降低7.7K。对于翅片结构,翅片厚度为1.8mm时j/f提高了0.145,出口温度降低9.1K;翅片高度为18mm时j/f提高了0.22,出口温度降低了11.4K;翅片间距为14mm时j/f提高了0.254,出口温度降低了12.6K。改进后的散热单元综合性能高于原机模型33.8%,出口温度在五种工况下平均降低3.2K。