計入沸騰傳熱的汽油機缸蓋CFD分析及傳熱研究.pdf

1、沸騰傳熱是水冷式內(nèi)燃機氣缸蓋冷卻水套內(nèi)一種重要的換熱方式。通過沸騰傳熱因素對氣缸蓋冷卻系統(tǒng)流動及傳熱情況影響的研究，可以更加精確的預測、評價和優(yōu)化內(nèi)燃機氣缸蓋冷卻水套的結構。
　　本文的主要工作有以下幾個部分:
　　(1)利用Eular多相流模型作為理論基礎，結合Rohsenow核態(tài)沸騰換熱準則，創(chuàng)建了新的兩相流沸騰傳熱模型，并通過一個冷卻水道內(nèi)的沸騰傳熱實驗對該模型進行驗證。通過實驗對BDL沸騰傳熱和兩相流沸騰模型計算精度

2、進行對比，結果表明，本文提出的兩相流沸騰傳熱模型計算精度更高。
　　(2)以某高速船用汽油機為研究對象，首先進行整機水上實驗，得到實驗數(shù)據(jù)。利用STAR-CCM+軟件對發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)進行CFD分析，然后與實驗數(shù)據(jù)對比，從而確定數(shù)值模擬計算能夠正確的反應出發(fā)動機冷卻水的真實流動情況，為下一步的沸騰傳熱仿真計算提供流動邊界條件。其次是利用GT-Power軟件進行熱力過程的仿真計算，得到了氣缸蓋火力面部分和進排氣道周圍壁面熱邊界條件。

3、
　　(3)采用BDL沸騰傳熱模型和兩相流沸騰傳熱模型對氣缸蓋進行傳熱分析。利用HyperMesh軟件和STAR-CCM+軟件對氣缸蓋的三維數(shù)模進行處理之后，對其進行流固耦合計算，從而得到氣缸蓋的溫度場、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，通過對兩種不同模型的計算結果和實驗結果的對比，分析沸騰傳熱的因素對冷卻水套的流動和氣缸蓋傳熱的影響。結果表明，應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沸騰模型更加強化了冷卻水套的換熱能力，對比分析表明，本文所提出的兩相流沸騰傳熱模型更加適合氣缸蓋內(nèi)的流動傳熱的實際狀況。
　　(4)采用有限元分析的方法，利用軟件STAR-CCM+和ABAQUS進行有限元分析，研究沸騰傳熱因素對該汽油機氣缸蓋熱-機耦合應力分布的影響情況。結果表明，應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)域的熱應力和耦合應力都普遍降低，各個參數(shù)均滿足發(fā)動機氣缸蓋材料