柴油機(jī)活塞振蕩冷卻過(guò)程射流流動(dòng)與傳熱機(jī)理研究.pdf

1、大功率船用柴油機(jī)活塞的高效冷卻問(wèn)題是先進(jìn)柴油機(jī)活塞設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一?；钊袷幚鋮s效率高，并且被廣泛采用。振蕩冷卻效果受到很多因素影響，針對(duì)這一問(wèn)題國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量的研究。目前研究主要針對(duì)傳熱系數(shù)計(jì)算方法和活塞結(jié)構(gòu)變化對(duì)溫度分布的影響，而對(duì)活塞工作過(guò)程中冷卻機(jī)油受到的活塞往復(fù)激勵(lì)、浮力效應(yīng)和慣性力相互耦合作用的研究工作匱乏。隨著數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)逐漸成為研究活塞振蕩冷卻過(guò)程流動(dòng)和傳熱特性的主要工具之一

2、，采用CFD技術(shù)，可以更加清晰地觀察到活塞內(nèi)冷油腔中冷卻機(jī)油的流動(dòng)及分布規(guī)律，并得到活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻內(nèi)冷油腔中冷卻機(jī)油體積分?jǐn)?shù)分布及油腔壁面不同位置處換熱系數(shù)的變化規(guī)律，這可以為活塞有限元分析提供更加精確的熱邊界條件，進(jìn)而為活塞的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。
　　本文采用數(shù)值計(jì)算方法，針對(duì)活塞振蕩冷卻過(guò)程中的沖擊射流問(wèn)題，分析影響沖擊射流傳熱特性的各種因素，采用13種不同湍流模型，對(duì)沖擊射流模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，深入研究湍流模

3、型對(duì)往復(fù)激勵(lì)下冷卻液傳熱影響。
　　首先探討了不同的湍流模型對(duì)沖擊射流(包括狹縫射流，圓孔射流)的流動(dòng)和傳熱特性預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，其中包括甚少應(yīng)用于沖擊射流領(lǐng)域的Spalart-Allmaras模型，并分析了影響湍流模型準(zhǔn)確性的因素，如進(jìn)口條件，湍流度等，最終得出低雷諾數(shù)修正的SST k-ε模型綜合表現(xiàn)最好；之后，分別對(duì)影響?yīng)M縫射流和圓孔射流流動(dòng)和傳熱特性的主要因素進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，包括雷諾數(shù)，沖擊高度，射流傾斜角度，Pr數(shù)，進(jìn)口脈動(dòng)，