內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)強(qiáng)化傳熱的探討.pdf

1、冷卻系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)的一個重要組成部分，隨著內(nèi)燃機(jī)升功率的大幅提高，必然會產(chǎn)生更高的缸內(nèi)溫度，從而造成更多的熱量傳遞給燃燒室部件，由此產(chǎn)生的內(nèi)燃機(jī)冷卻問題變得越來越突出，已成為制約內(nèi)燃機(jī)高強(qiáng)化發(fā)展的一個瓶頸，冷卻系統(tǒng)工作性能的好壞將直接對內(nèi)燃機(jī)的使用壽命、燃油經(jīng)濟(jì)性等產(chǎn)生重要影響。所以冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)過程中的一個關(guān)鍵性問題。
　　本文采用直接流-固耦合的方法，利用不同的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)強(qiáng)化傳熱的手段，對CA6DE2-23型

2、柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)和燃燒室部件的傳熱進(jìn)行了相關(guān)的研究，文章主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　首先，進(jìn)行常規(guī)冷卻介質(zhì)下內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)與燃燒室部件流-固耦合計(jì)算，之后分別考察冷卻系統(tǒng)的壓力損失、換熱系數(shù)分布與溫度場等來評價(jià)冷卻系統(tǒng)的流動與換熱效果，再通過分析發(fā)動機(jī)燃燒室部件的火力面最高溫度，及溫度梯度等來評價(jià)內(nèi)燃機(jī)燃燒室部件的熱負(fù)荷。
　　然后，根據(jù)納米流體強(qiáng)化換熱的特性，將其應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)內(nèi)，代替目前內(nèi)燃機(jī)冷卻所使用的傳統(tǒng)工質(zhì)，

3、對整機(jī)冷卻系統(tǒng)采用直接流-固耦合數(shù)值模擬，對納米流體分別采用單相流以及歐拉-歐拉兩相流的計(jì)算方法，分析納米流體在內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)中應(yīng)用價(jià)值，并將納米流體的強(qiáng)化傳熱效果與常規(guī)介質(zhì)純水的數(shù)值換熱情況進(jìn)行對比。研究發(fā)現(xiàn)，加入納米流體之后，內(nèi)燃機(jī)冷卻水腔內(nèi)流場、壓力損失等并未發(fā)生明顯的變化，但傳熱效果大幅增強(qiáng)，燃燒室部件的最高溫度和火力面的溫度梯度都顯著降低，考慮兩相之間相互作用的兩相流模型比只考慮物性改變的單相流模型的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。
　

4、　最后，利用過冷沸騰可以強(qiáng)化傳熱的特點(diǎn)，本文在歐拉均相模型的基礎(chǔ)上，建立六缸柴油機(jī)流-固耦合的兩相流沸騰傳熱模型，對內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)整體進(jìn)行三維流動傳熱計(jì)算。模擬計(jì)算中先不考慮相變因素對于傳熱的影響，進(jìn)行單相對流換熱的計(jì)算，分析此時(shí)燃燒室部件與冷卻系統(tǒng)的換熱情況，然后在同樣網(wǎng)格以及邊界條件的基礎(chǔ)上，添加過冷沸騰模型，完成兩相流沸騰傳熱模型的計(jì)算。比較無相變與有沸騰相變的計(jì)算結(jié)果，分析相變因素對于冷卻系統(tǒng)傳熱的影響，發(fā)現(xiàn)在有相變的情況下，流