基于沸腾传热模型的缸盖水腔设计判据

根据缸盖水腔内可能存在的传热状态及特点定义了强制对流区、部分发展泡核沸腾区、充分发展泡核沸腾区、临界裕量区和过渡及膜态沸腾区五种区域。基于对传热模型带来的误差和水腔设计安全裕度两方面的考虑,提出了缸盖水腔设计的临界极限判定方法。开发了缸盖水腔传热设计判据的软件模块,应用于两款发动机缸盖水腔的设计计算分析,重型商用车柴油机缸盖火力面温度计算值与测试值的最大误差为3.19%,平均误差为1.42%,表明新方法能够较准确地评价缸盖内的传热实际情况。紧凑型柴油机缸盖水腔设计中的应用说明新方法便于用来评判和指导缸盖水腔设计方案的改进。     

一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型

基于VC 6.0开发了一种单相流沸腾传热模型,通过引入空泡份额的概念将沸腾发生时的流场看作一个气液均匀混合的单相流,从数学上对该模型进行了描述并介绍了模型的数值实现方法。通过与实验结果的对比,表明模型适用于缸盖冷却水腔内沸腾传热计算。实验和计算结果还表明,压力对沸腾传热的影响较为明显。最后以226B型发动机水腔为工程应用对象,计算出了水腔内的空泡份额分布和水腔内的流度分布情况。     

一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型

基于VC 6.0开发了一种单相流沸腾传热模型,通过引入空泡份额的概念将沸腾发生时的流场看作一个气液均匀混合的单相流,从数学上对该模型进行了描述并介绍了模型的数值实现方法.通过与试验结果的对比,表明模型适用于缸盖冷却水腔内沸腾传热计算.试验和计算结果还表明,压力对沸腾传热的影响较为明显.最后以226B型发动机水腔为工程应用对象,计算出了水腔内的空泡份额分布和水腔内的流速分布情况.     

一种适用于缸盖水腔沸腾传热计算的模型

基于VC＋＋6．0开发了一种单相流沸腾传热模型,通过引入空泡份额的概念将沸腾发生时的流场看作一个气液均匀混合的单相流,从数学上对该模型进行了描述并介绍了模型的数值实现方法。通过与实验结果的对比,表明模型适用于缸盖冷却水腔内沸腾传热计算。实验和计算结果还表明,压力对沸腾传热的影响较为明显。最后以226B型发动机水腔为工程应用对象,计算出了水腔内的空泡份额分布和水腔内的流度分布情况。     

考虑沸腾换热的柴油机缸盖冷却水腔结构优化

采用CFD软件Fluent对某六缸柴油机冷却系统的流动和传热进行了数值模拟,对冷却水腔的流动性能进行了分析评估,结果表明,缸盖水腔局部区域流动分布较差,对此作出了相应的结构改进,改进后的缸盖水腔内流动和传热得到了改善。对改进后的模型建立了流体与固体之间的流固耦合传热模型,考虑了沸腾传热对缸盖温度场的影响,结果表明,水腔的沸腾传热有效降低了缸盖火力面鼻梁区和排气道侧的高温。     

基于VOF两相流的缸盖过冷沸腾模型及试验验证

以流体体积(VOF)两相流方法为基础建立了适用于高强化柴油机缸盖的过冷沸腾传热模型.该模型考虑了过冷流动沸腾中的蒸发和冷凝现象.采用T型管和铸铝缸盖两个传热试验对上述模型进行验证.结果显示:T型管传热试验在高壁面过热度下,模型计算误差能控制在5%以内;铸铝缸盖火力面测温试验结果与模型预测结果之间的平均误差为5.6%.上述结果充分表明,提出的基于VOF两相流方法的过冷沸腾传热模型有较强的适用性,能够预测较宽范围内过冷流动沸腾现象.     

基于Chen模型的缸盖冷却水腔内沸腾传热研究

基于Chen模型研究了柴油机模拟冷却水腔内的沸腾传热,并与试验数据进行对比,验证了模型的适用性,并将此模型应用于柴油机缸盖及冷却水套内的耦合传热计算。计算结果表明:沸腾传热可有效提高冷却水的换热能力,降低冷却水套壁面局部高温区域的温度,降低缸盖本体的温度梯度,从而降低缸盖热负荷及热应力;考虑沸腾时,缸盖局部温度点仿真计算结果与试验结果误差更小。     

缸盖鼻梁区水腔内沸腾气泡演化行为试验

针对内燃机缸盖鼻梁区严重的热负荷问题,以一款高强化增压水冷式柴油机为研究对象,借助内窥式高速摄像技术,搭建了缸盖水腔内鼻梁区沸腾换热试验系统.在不同柴油机运行工况下分别获得了不同进口过冷度及进口流速下沸腾气泡演化行为图像.图像分析结果表明:在标定工况下,随着冷却液过冷度的下降,沸腾气泡数量增多,尺寸增长加快,气泡滑移速度增加;在最大转矩工况下,沸腾气泡当量直径比低速大负荷工况时增大20%,左右,气泡滑移速度比低速大负荷工况时提高近2倍.     

发动机缸盖模拟冷却通道内过冷沸腾传热特性

搭建一套试验台架用来模拟发动机鼻梁区冷却通道内的传热状况,采用与发动机缸盖相同的铸铁材料作为加热块,并且安装3块石英玻璃用来观察沸腾发生时气泡运动状态.对不同流速、不同入口温度和不同系统压力状况下的沸腾传热特性做了相应的研究,为真实发动机冷却水腔内沸腾传热预测提供较为全面的试验数据.结果表明:沸腾起始点位置与通道流动参数有着直接关系,表现为速度越高、入口温度越低,沸腾起始壁面过热度越高;提高通道速度和降低冷却入口温度可以强化壁面对流换热程度,但对充分发展沸腾下的传热特性影响很小;增加系统压力,沸腾起始壁面温度越高,其增加幅度与饱和温度增幅大致相同.此外,控制系统压力是抑制沸腾过度发展的重要手段.     

强化缸盖鼻梁区传热的水腔表面结构设计研究

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,提出在该区域冷却水腔中建立特殊的结构表面以强化其传热的能力,并建立8种不同的特殊结构表面.采用欧拉多相流以及壁面沸腾换热模型分别对8个不同结构表面的鼻梁区简化流道进行流动传热仿真分析,并设计了流动沸腾试验平台,验证仿真计算的可靠性.在此基础上,研究各种结构表面对表面流动的扰乱程度以及对传热系数的影响,最后进行各结构表面传热能力的综合评价.结果表明:特殊的表面结构对表面湍流强度以及传热系数有不同程度的影响,其中柱体结构表面与两种槽肋结构表面对湍流强度的提升都达4.9倍以上,叉排式柱体结构表面与垂直流向的槽肋结构表面的提升传热系数分别提升了65.9%和57.4%;并且在传热能力的综合评价得到上述3种结构对火力面最高温度降低均达23℃以上.     

缸盖冷却水的沸腾传热模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种沸腾传热模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相流对流传热之和,介绍了常用的Chen模型,然后介绍了一种基于加权叠加方法基础上的。计算过冷流动沸腾传热的新模型Franz模型。     

适用于缸盖冷却系统的沸腾模型研究

介绍了2种适用于发动机冷却水传热计算的单相流沸腾模型Chen模型和BDL模型,通过对鼻梁区简化模型的数值模拟计算和实验结果对比分析,得到“BDL沸腾传热模型+SST湍流模型”的数学模型,计算误差更小.     

熔盐与过冷沸腾水传热特性实验研究

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究.实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷水状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而增大;当水侧在过冷沸腾状态时,熔盐传热系数随...     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型.模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式.BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算.     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式。BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算。     

熔盐横向冲刷过冷沸腾水传热特性实验研究

熔盐-汽水换热器性能直接影响塔式太阳能热电站的发电效率,以太阳盐为工质,实验研究了熔盐横掠冲刷管内过冷沸腾水传热特性,工况参数为：熔盐质量流速504～594 kg/(m²·s),熔盐温度350～560℃;管侧质量流速135～226 kg/(m²·s),入口温度260℃,热流密度65～465 k W/m²。研究影响熔盐换热器传热,特性的关键参数与次要参数,其中熔盐温度及水侧压力对传热特性影响较大。最后,将实验数据与文献中的关联式进行了对比分析。     

单缸柴油机缸盖水套散热的模拟研究

对单缸59 kW柴油机缸盖水套的散热进行了数值模拟,介绍了柴油机冷却水套CFD仿真流程,对影响缸盖散热的重点区域进行了分析,探讨了影响缸盖散热的因素,对结果进行分析评价。     

缸盖水腔表面温度场的确定

为了确定更为准确的缸盖冷却水腔壁面温度场，以车用226B型柴油机缸盖冷却水腔为研究对象，介绍了缸盖水腔流固耦合传热的过程，并给出了使用流固耦合确定水腔壁面温度场的方法和步骤，根据壁面温度场判断出了壁面各区域的传热类型并求解出了壁面的换热系数，结果表明，流固耦合法与集总参数法壁面温差最大可达36K，考虑沸腾传热因素时水腔壁面传热系数最大值为14200W／m^2·K，比未考虑沸腾传热时大了近50％。     

缸盖水腔表面温度场的确定

为了确定更为准确的缸盖冷却水腔壁面温度场,以车用226B型柴油机缸盖冷却水腔为研究对象,介绍了缸盖水腔流固耦合传热的过程,并给出了使用流固耦合确定水腔壁面温度场的方法和步骤,根据壁面温度场判断出了壁面各区域的传热类型并求解出了壁面的换热系数,结果表明,流固耦合法与集总参数法壁面温差最大可达36K,考虑沸腾传热因素时水腔壁面传热系数最大值为14200W/m2.K,比未考虑沸腾传热时大了近50%。