柴油機(jī)缸蓋熱負(fù)荷及冷卻水腔強(qiáng)化傳熱研究.pdf

1、為滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排日益嚴(yán)格的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)不斷向高增壓、高壓縮比的方向發(fā)展，然而幾乎所有的高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)都面臨著熱負(fù)荷的問(wèn)題，在氣缸蓋鼻梁區(qū)、噴油器孔等熱應(yīng)力較高位置極易發(fā)生疲勞損壞。因此，在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)傳熱狀態(tài)的精確預(yù)測(cè)和熱負(fù)荷的合理控制具有重要意義。本文以柴油機(jī)氣缸蓋為研究對(duì)象，建立了考慮冷卻液沸騰傳熱的多場(chǎng)耦合模型，開(kāi)展了關(guān)于冷卻水腔流動(dòng)與傳熱及缸蓋熱負(fù)荷的研究，在此基礎(chǔ)上對(duì)冷卻水腔的結(jié)

2、構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要工作如下:
　　首先，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液流場(chǎng)、缸內(nèi)燃燒與進(jìn)排氣、缸蓋固體溫度場(chǎng)等物理場(chǎng)之間的交互作用，并基于單相流沸騰換熱模型，建立了柴油機(jī)缸蓋的沸騰傳熱多場(chǎng)耦合模型。在此基礎(chǔ)上，以TBD-226B型柴油機(jī)為研究對(duì)象，應(yīng)用沸騰傳熱多場(chǎng)耦合模型對(duì)其進(jìn)行了三維數(shù)值模擬計(jì)算，并在自行設(shè)計(jì)搭建的測(cè)溫系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)上，分別采用硬度塞和熱電偶進(jìn)行缸蓋火力面和冷卻水腔壁面的溫度測(cè)量，通過(guò)數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法來(lái)驗(yàn)證本文

3、所建立的計(jì)算模型的準(zhǔn)確性和適用性。
　　其次，以某高強(qiáng)度六缸柴油機(jī)為研究對(duì)象，建立了該型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的CFD計(jì)算模型，通過(guò)Fluent軟件進(jìn)行了冷卻系統(tǒng)流動(dòng)與傳熱的數(shù)值模擬計(jì)算，并基于單相流沸騰傳熱模型計(jì)算分析了沸騰傳熱對(duì)冷卻液換熱效果的影響。隨后對(duì)該型柴油機(jī)的缸內(nèi)工作過(guò)程進(jìn)行了瞬態(tài)模擬計(jì)算，建立了包括冷卻水腔流動(dòng)系統(tǒng)、缸內(nèi)燃燒系統(tǒng)、缸蓋固體導(dǎo)熱系統(tǒng)的多場(chǎng)耦合仿真模型，開(kāi)展了對(duì)缸蓋熱負(fù)荷的計(jì)算研究，并評(píng)價(jià)了沸騰換熱對(duì)缸蓋高熱負(fù)荷