汽车用张紧器设计的好坏，对发动机的性能、工作可靠性都有很大的影响。本文利用CFD技术,通过对数值模型的分析、计算，为张紧器设计人员提供足够的设计支持，从而达到运行要求。

本文所计算的发动机采用液力张紧器，主要工作原理是利用缸盖油道油压顶开止回阀座，推动柱塞向外移动，使柱塞前端圆弧面紧压气门正时装置的下导块，从而张紧正时传动链。为保证张紧器的正常运行，我们需要根据油压合理地设计张紧器，调整张紧器单向阀的开启高度和泄漏间隙。

数值模型

1.计算模型

本次计算，首先需要应用Hypermesh软件对油道模型进行处理及面网格的划分，运用Fire软件进行体网格的划分及计算仿真。本次计算中所涉及的油道狭窄细长，在网格划分过程中网格尺寸仅为0.25mm，网格总数为78万左右，具体网格模型如图1所示。

2.数值计算方法

本文计算中采用稳态计算模式，采用中心差分格式，一阶隐式格式离散时间项，压力与速度耦合选择SILMPLE算法。设定管内机油的流动为不可压缩粘性湍流流动，湍流模型为高雷诺数k-ε方程，使用标准壁面函数描述壁面附近边界层流体速度和压力等的分布，且要求贴近壁面的网格的y+值在11～200之间，残差小于0.001。计算中除了各求解变量残差外，另需监控出口截面上主要的湍流参数，待湍流参数的变化进入平稳范围后判定收敛。

3.边界条件

本文分析中拟定两种计算工况，具体计算工况设置如下：

工况一，以所计算发动机不同油温和发动机不同转速下试验所得缸盖前端机油压力作为进口边界条件，出口定为自由边界，计算分析出油道出口的机油压力，具体进口边界如表所示。

工况二，为确定流入张紧器的机油流量，工况二中通过假定进口流量计算得出油道压力损失，结合工况一初步确定机油。

计算中进口定为质量边界，假定油温在20℃、60℃、80℃、100℃时，进口流量分别为2L、4L、6L三种状态，出口定为质量边界。

为防止计算中出现回流现象，油道进出口均进行了拉伸，但是两种工况下计算结果的平均值，均为未拉伸前截面的压力。

计算结果

1.工况一计算结果

工况一中进口边界设为压力边界，具体计算结果如图2和图3所示，相同油温下随发动机转速的升高，张紧器油道出口油压和进出口压差均不断升高，主要因为随发动机转速的升高机油泵的供油能力和供油压力不断增加，从而使张紧器油道出口压力增加；系统中机油流量增加张紧器油道的机油流量势必增加，相同油温下机油粘性相同，油量的增加必然导致油道的压力损失增大。

图4显示了工况一油温100℃时发动机转速3600r/min时油道的压力分布和速度场分布状况。

经分析得出，随着机油的流动，压力不断地降低，尤其管路交界面处压力损失较大，对应图4中就是速度流向发生变化处，主要原因为：该管路交界面处没有设计相应的导流弯管，润滑油直接冲击到油腔内导致压力损失较大，又因机油粘性较大，机油的沿程流动因为粘性导致一定的压力损失，因此在以后的设计中应尽量避免出现管路流向的直接变化，尽量设计合理的导流弯管。

图5显示了工况二不同流量和油温下张紧器油道的机油压力损失状况。随着油温的升高，张紧器油道的压力损失逐渐降低，主要原因为：随着温度的升高机油的粘性逐渐降低，低粘性时沿程压力损失必然小于高粘性状况，因此温度越高压力损失越小。

结合工况一与工况二的计算结果，可以推出当发动机转速保持在800～2400r/min，油温在80～100℃时，张紧器机油流量约在2～4L/min之间，发动机转速在2400～3600r/min，油温80～100℃时，张紧器机油流量约在4～6L/min之间。