柴油机冷却流道内沸腾换热两相流模型研究
发布时间：2020-12-18 10:02
本文以简化矩形通道和某型增压柴油机为基础,进行冷却流道内沸腾换热两相流模型的研究。基于K Robinson矩形通道试验装置,分析不同冷却液流速、冷却液温度、加热壁面温度以及系统工作压力对沸腾换热过程的影响,同时比较不同的沸腾换热模型仿真计算结果与试验测量结果间的误差。搭建增压柴油机缸盖温度场试验平台,通过布置硬度塞测点,测量标定工况下缸盖关键位置的温度值。基于计算流体力学软件,使用流固耦合的方式,计算柴油机冷却系统内沸腾换热模型仿真计算结果与试验测量结果的误差,并分析柴油机缸盖温度场、冷却液流场、两相流分布情况等。主要内容和主要结论概括如下:(1)研究沸腾换热两相流模型,通常从两相流模型和壁面沸腾换热模型出发,比较三种常用的沸腾换热两相流模型的适用范围、计算精度以及网格类型,模型分别为:Mixture模型结合叠加类方法;VOF模型结合叠加类方法;Euler模型结合机理类方法。综合考虑模型的计算精度和时间成本,选择VOF两相流模型结合叠加类方法构建沸腾换热两相流模型。在简化矩形通道中,研究沸腾换热两相流模型和沸腾换热单相流模型的数值计算精度;在柴油机冷却系统内,研究沸腾换热两相流模型和对...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
池沸腾换热曲线
图 1.2 竖直管内流动沸腾换热过程g.1.2 Flow boiling heat transfer progress in vertical t液体与管壁间的温差基本维持稳定，换热阶段，液体温度会显著升高，靠近管壁的液生扰动作用，换热效果明显高于单相对流换动，沸腾换热过程不断进行，直到液相全部单相流状态包括湿蒸汽和过热蒸汽换热，换腾换热模型分成三种：第一种是以 Chen 模于沸腾换热曲线的分区描述方法，第三种是换热逐步应用于极端工况下的冷却问题，等，流动沸腾尽量控制在过冷沸腾和核态沸。2004 年，Abou-Ziyan 等人[8]等人研究 T 型
Punekar 等人基于 Fluent 软件的内置换热算法和 Chen 模型对内燃机缸盖的沸腾换热过程进行计算，结果表明引入沸腾换热模型之后流固之间的换热效果明显提高。2008 年，刘永等人[25]利用单相流模型和叠加类方法 Chen 模型对缸盖冷却系统进行数值分析，缸盖火力面的沸腾过程能够提高换热效果，冷却系统工作压力决定冷却液饱和温度，对沸腾换热过程具有重要影响。2010 年，董非等人[26]采用分区描述 BDL 模型探究缸盖冷却系统“鼻梁区”的沸腾换热过程，计算结果表明“鼻梁区”的几何尺寸有重要影响，总结水平和竖直方向尺寸对沸腾换热的影响规律。2011 年，李智等人[27]以分区描述法为基础，提出适用于内燃机冷却系统沸腾换热的新模型，该模型能够有效的提高数值计算结果的精度。2015 年，张体恩[28]基于 RPI 模型和汽泡动力学研究了缸内沸腾换热过程，以数值计算结果为基础，对缸盖结构设计提出优化。文章各章节主要研究内容存在内部的联系，本文的技术路线流程图如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]发动机缸盖模拟冷却通道内过冷沸腾传热特性[J]. 花仕洋,黄荣华,陈琳,杨震寰,王龙飞. 内燃机学报. 2015(02)
[2]截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响[J]. 秦朝举,张卫正,杨振中,高玉国,何联格. 内燃机学报. 2014(06)
[3]基于VOF两相流的缸盖过冷沸腾模型及试验验证[J]. 谷芳,吴华杰,崔国起. 内燃机学报. 2014(04)
[4]矩形通道内过冷流动沸腾传热特性试验研究[J]. 刘永丰,王龙飞,花仕洋,杨震寰,黄树和,成立强. 内燃机工程. 2016(02)
[5]垂直矩形窄通道流动沸腾换热理论和实验研究[J]. 黄理浩,陶乐仁,芮胜军,郑志皋,薛维超,高立博. 工程热物理学报. 2013(12)
[6]高强化柴油机缸盖水腔过冷沸腾数值模型研究[J]. 谷芳,吴华杰,崔国起. 内燃机工程. 2014(06)
[7]气泡尺寸对气缸盖沸腾换热的影响[J]. 何联格,左正兴,向建华. 内燃机学报. 2013(01)
[8]过冷流动沸腾相变过程汽泡特性的VOF方法模拟[J]. 魏敬华,潘良明,袁德文,闫晓,黄彦平. 核动力工程. 2012(06)
[9]气缸盖冷却水腔内两相流动沸腾传热仿真研究[J]. 何联格,左正兴,向建华. 西安交通大学学报. 2013(01)
[10]基于双向流固耦合的汽油机排气歧管热应力分析[J]. 邓帮林,刘敬平,杨靖,冯仁华,付建勤. 内燃机学报. 2011(06)
博士论文
[1]发动机缸盖水腔过冷沸腾传热实验与数值模型研究[D]. 花仕洋.华中科技大学 2016
[2]天然气发动机气缸盖热负荷及冷却水腔内沸腾传热研究[D]. 李智.华中科技大学 2012
[3]缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D]. 傅松.山东大学 2010
硕士论文
[1]柴油机缸盖热负荷及冷却水腔强化传热研究[D]. 吴倩文.山东大学 2016
[2]计入沸腾传热的汽油机缸盖CFD分析及传热研究[D]. 马凯.湖南大学 2016
[3]柴油机缸盖热固耦合分析及其热负荷性能影响特性研究[D]. 何伟.湖南大学 2016
[4]气缸盖冷却水腔内过冷沸腾传热多相流数值模拟基础研究[D]. 雷冬旭.大连理工大学 2015
[5]发动机活塞、气缸体和气缸盖热负荷仿真分析[D]. 吴雨亭.北京交通大学 2010
本文编号：2923810
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
池沸腾换热曲线
图 1.2 竖直管内流动沸腾换热过程g.1.2 Flow boiling heat transfer progress in vertical t液体与管壁间的温差基本维持稳定，换热阶段，液体温度会显著升高，靠近管壁的液生扰动作用，换热效果明显高于单相对流换动，沸腾换热过程不断进行，直到液相全部单相流状态包括湿蒸汽和过热蒸汽换热，换腾换热模型分成三种：第一种是以 Chen 模于沸腾换热曲线的分区描述方法，第三种是换热逐步应用于极端工况下的冷却问题，等，流动沸腾尽量控制在过冷沸腾和核态沸。2004 年，Abou-Ziyan 等人[8]等人研究 T 型
Punekar 等人基于 Fluent 软件的内置换热算法和 Chen 模型对内燃机缸盖的沸腾换热过程进行计算，结果表明引入沸腾换热模型之后流固之间的换热效果明显提高。2008 年，刘永等人[25]利用单相流模型和叠加类方法 Chen 模型对缸盖冷却系统进行数值分析，缸盖火力面的沸腾过程能够提高换热效果，冷却系统工作压力决定冷却液饱和温度，对沸腾换热过程具有重要影响。2010 年，董非等人[26]采用分区描述 BDL 模型探究缸盖冷却系统“鼻梁区”的沸腾换热过程，计算结果表明“鼻梁区”的几何尺寸有重要影响，总结水平和竖直方向尺寸对沸腾换热的影响规律。2011 年，李智等人[27]以分区描述法为基础，提出适用于内燃机冷却系统沸腾换热的新模型，该模型能够有效的提高数值计算结果的精度。2015 年，张体恩[28]基于 RPI 模型和汽泡动力学研究了缸内沸腾换热过程，以数值计算结果为基础，对缸盖结构设计提出优化。文章各章节主要研究内容存在内部的联系，本文的技术路线流程图如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]发动机缸盖模拟冷却通道内过冷沸腾传热特性[J]. 花仕洋,黄荣华,陈琳,杨震寰,王龙飞. 内燃机学报. 2015(02)
[2]截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响[J]. 秦朝举,张卫正,杨振中,高玉国,何联格. 内燃机学报. 2014(06)
[3]基于VOF两相流的缸盖过冷沸腾模型及试验验证[J]. 谷芳,吴华杰,崔国起. 内燃机学报. 2014(04)
[4]矩形通道内过冷流动沸腾传热特性试验研究[J]. 刘永丰,王龙飞,花仕洋,杨震寰,黄树和,成立强. 内燃机工程. 2016(02)
[5]垂直矩形窄通道流动沸腾换热理论和实验研究[J]. 黄理浩,陶乐仁,芮胜军,郑志皋,薛维超,高立博. 工程热物理学报. 2013(12)
[6]高强化柴油机缸盖水腔过冷沸腾数值模型研究[J]. 谷芳,吴华杰,崔国起. 内燃机工程. 2014(06)
[7]气泡尺寸对气缸盖沸腾换热的影响[J]. 何联格,左正兴,向建华. 内燃机学报. 2013(01)
[8]过冷流动沸腾相变过程汽泡特性的VOF方法模拟[J]. 魏敬华,潘良明,袁德文,闫晓,黄彦平. 核动力工程. 2012(06)
[9]气缸盖冷却水腔内两相流动沸腾传热仿真研究[J]. 何联格,左正兴,向建华. 西安交通大学学报. 2013(01)
[10]基于双向流固耦合的汽油机排气歧管热应力分析[J]. 邓帮林,刘敬平,杨靖,冯仁华,付建勤. 内燃机学报. 2011(06)
博士论文
[1]发动机缸盖水腔过冷沸腾传热实验与数值模型研究[D]. 花仕洋.华中科技大学 2016
[2]天然气发动机气缸盖热负荷及冷却水腔内沸腾传热研究[D]. 李智.华中科技大学 2012
[3]缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D]. 傅松.山东大学 2010
硕士论文
[1]柴油机缸盖热负荷及冷却水腔强化传热研究[D]. 吴倩文.山东大学 2016
[2]计入沸腾传热的汽油机缸盖CFD分析及传热研究[D]. 马凯.湖南大学 2016
[3]柴油机缸盖热固耦合分析及其热负荷性能影响特性研究[D]. 何伟.湖南大学 2016
[4]气缸盖冷却水腔内过冷沸腾传热多相流数值模拟基础研究[D]. 雷冬旭.大连理工大学 2015
[5]发动机活塞、气缸体和气缸盖热负荷仿真分析[D]. 吴雨亭.北京交通大学 2010
本文编号：2923810
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