計(jì)入沸騰傳熱的汽油機(jī)缸蓋CFD分析及傳熱研究.pdf

1、沸騰傳熱是水冷式內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋冷卻水套內(nèi)一種重要的換熱方式。通過(guò)沸騰傳熱因素對(duì)氣缸蓋冷卻系統(tǒng)流動(dòng)及傳熱情況影響的研究，可以更加精確的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋冷卻水套的結(jié)構(gòu)。
　　本文的主要工作有以下幾個(gè)部分:
　　(1)利用Eular多相流模型作為理論基礎(chǔ)，結(jié)合Rohsenow核態(tài)沸騰換熱準(zhǔn)則，創(chuàng)建了新的兩相流沸騰傳熱模型，并通過(guò)一個(gè)冷卻水道內(nèi)的沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)BDL沸騰傳熱和兩相流沸騰模型計(jì)算精度

2、進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，本文提出的兩相流沸騰傳熱模型計(jì)算精度更高。
　　(2)以某高速船用汽油機(jī)為研究對(duì)象，首先進(jìn)行整機(jī)水上實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用STAR-CCM+軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行CFD分析，然后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，從而確定數(shù)值模擬計(jì)算能夠正確的反應(yīng)出發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的真實(shí)流動(dòng)情況，為下一步的沸騰傳熱仿真計(jì)算提供流動(dòng)邊界條件。其次是利用GT-Power軟件進(jìn)行熱力過(guò)程的仿真計(jì)算，得到了氣缸蓋火力面部分和進(jìn)排氣道周?chē)诿鏌徇吔鐥l件。

3、
　　(3)采用BDL沸騰傳熱模型和兩相流沸騰傳熱模型對(duì)氣缸蓋進(jìn)行傳熱分析。利用HyperMesh軟件和STAR-CCM+軟件對(duì)氣缸蓋的三維數(shù)模進(jìn)行處理之后，對(duì)其進(jìn)行流固耦合計(jì)算，從而得到氣缸蓋的溫度場(chǎng)、換熱系數(shù)和氣缸蓋中冷卻水套內(nèi)空泡份額的分布情況，通過(guò)對(duì)兩種不同模型的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，分析沸騰傳熱的因素對(duì)冷卻水套的流動(dòng)和氣缸蓋傳熱的影響。結(jié)果表明，應(yīng)用兩相流沸騰傳熱模型比BDL沸騰傳熱模型的氣缸蓋大部分區(qū)域的溫度都普遍

4、降低，兩相流沸騰傳熱模型比BDL沸騰模型更加強(qiáng)化了冷卻水套的換熱能力，對(duì)比分析表明，本文所提出的兩相流沸騰傳熱模型更加適合氣缸蓋內(nèi)的流動(dòng)傳熱的實(shí)際狀況。
　　(4)采用有限元分析的方法，利用軟件STAR-CCM+和ABAQUS進(jìn)行有限元分析，研究沸騰傳熱因素對(duì)該汽油機(jī)氣缸蓋熱-機(jī)耦合應(yīng)力分布的影響情況。結(jié)果表明，應(yīng)用兩相流沸騰傳熱模型比BDL沸騰傳熱模型的氣缸蓋大部分區(qū)域的熱應(yīng)力和耦合應(yīng)力都普遍降低，各個(gè)參數(shù)均滿足發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋材料