文档介绍：第卷第期西安交通大学学报. .
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气缸盖冷却水腔内两相流动沸腾传热仿真研究
何联格,左正兴,向建华
北京理工大学机械与车辆学院,,北京
摘要:采用计算流体动力学软件,考虑气缸盖内冷却水的热力学相变特性,应用汽液两相流
过冷沸腾换热计算模型,对不同影响因素下由柴油机气缸盖与冷却水腔组成的流固耦合传热系统
进行了整场离散、整场求解,得到了不同影响因素下气缸盖火力面温度场分布;通过与试验结果的
对比分析,证明了仿真计算结果的有效性。研究结果表明:与单相流不考虑沸腾换热相比,考虑汽
液两相流的过冷沸腾换热能够有效降低气缸盖火力面的最高温度,提高冷却水的进口速度,降低进
口温度;适当减小冷却系统的压力,可以进一步有效降低气缸盖火力面温度,减小气缸盖火力面的
热负荷。该结果可为进一步研究柴油机气缸盖的沸腾冷却及可控性提供参考。
关键词:气缸盖;冷却水腔;汽液两相流;过冷沸腾换热;仿真研究
中图分类号:. 文献标志码: 文章编号:——
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工作过程中柴油机气缸盖需要承载高压燃气的门侧等温度梯度过大的地方,热应力同机械应力叠
交变热负荷及机械负荷,在排气道侧及火力面排气加,从而导致气缸盖发生热疲劳。随着柴油机向高
收稿日期:——。作者简介:何联格一,男,博士生;向建华通信作者,男,博士,副教授。基金项目
国家重点基础研究发展计划资助项目。
网络出版时间:——网络出版地址:://..///......
西安交通大学学报第卷
强化方向的发展,气缸盖的热负荷和机械负荷进一递的热量一部分用来产生相变,另一部分用来提高
步增大,出现热疲劳而失效的现象更为多见。由于液相温度。壁面上总的换热热流包括个部分:
气缸盖的可靠性和使用寿命直接受缸内冷却水的流沸腾壁的导热、汽泡或核心的换热以及未被汽泡覆
动及传热的影响,所以对缸内冷却水的流动与传热盖的液体与壁面的对流换热,即
进行精确计算具有重要的现实意义。—。一
研究表明】,在水冷柴油机气缸盖冷却系统。一. —。
中,传热类型有多种情况。在冷却水腔内的大部分坪—
区域,壁面温度较低,气缸盖与冷却水之间的传热以
一
对流方式为主;在排气道周围及火力面排气门侧的,
一些高温区域,热流量较大,气缸盖与冷却水之间的厂¨一丁。
传热以沸腾方式为主。目前,对缸内冷却水复杂流
动及传热的计算仅考虑单相流对流换热或者单相流一脚
沸腾换热,未考虑汽液两相流动与沸腾换热,更未考—,丌。
虑冷却水的进口速度、温度及冷却系统压力等参数—~,一
对气缸盖火力面沸腾换热的影响,从而制约了气缸⋯一./
盖内冷却水流动及传热的计算精度和气缸盖热负荷~ 。·。
的可控性研究。一一/阳
本文以某高强化柴油机气缸盖为对象,采用汽
液两相流沸腾换热模型对气缸盖与冷却水腔组成的一㈣
流固耦合传热进行了仿真分析,揭示了冷却水的进式中:为本地斯坦顿数; 为液相的导热率;为
口速度、温度及冷却系统压力对气缸盖火力面温度汽泡成核频率;和。分