本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程傳熱模型的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柴油機(jī)缸內(nèi)傳熱過(guò)程對(duì)整機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能影響較大,并且是進(jìn)行缸內(nèi)工作過(guò)程仿真和零部件熱負(fù)荷計(jì)算的必要環(huán)節(jié)。從20世紀(jì)20年代起,陸續(xù)有NusseIt、Eichelberg、Woschni和Hohenberg等研究者利用燃燒彈或者內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)傳熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)和熱平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù),歸納總結(jié)了一系列經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,甚至某些關(guān)聯(lián)式還在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)缸內(nèi)傳熱模型的主要地位,應(yīng)用范圍較廣泛。 但是隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)水平和數(shù)值計(jì)算的發(fā)展,柴油機(jī)缸內(nèi)多維數(shù)值計(jì)算成為可能,一些通用和專用的CFD軟件開(kāi)始轉(zhuǎn)向缸內(nèi)工作過(guò)程仿真。二維或三維的缸內(nèi)多維數(shù)值計(jì)算結(jié)果能夠提供缸內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)等信息的空間分布特性和時(shí)間分布特性,這些是傳統(tǒng)的缸內(nèi)工作過(guò)程仿真所不能提供的。為了平衡計(jì)算時(shí)間和計(jì)算資源,這些CFD軟件通常利用壁面函數(shù)計(jì)算缸內(nèi)傳熱過(guò)程。由于推導(dǎo)壁面函數(shù)的前提條件在缸內(nèi)這種噴油、燃燒和活塞運(yùn)動(dòng)的環(huán)境中很難全部成立,導(dǎo)致壁面函數(shù)預(yù)測(cè)的計(jì)算值與試驗(yàn)值偏差較大。 本文利用缸內(nèi)多維數(shù)值模擬軟件Converge,結(jié)合某單缸柴油機(jī)缸蓋底面某些測(cè)點(diǎn)的缸內(nèi)傳熱試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)用較廣泛的傳統(tǒng)的Woschni半經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行改進(jìn),將其從空間零維推廣至空間三維,與傳統(tǒng)的壁面函數(shù)法相比,該方法與試驗(yàn)值符合更好。具體來(lái)說(shuō),本文主要結(jié)論如下： (1)偏心的活塞凹坑僅僅在燃燒上止點(diǎn)附近時(shí),才對(duì)缸蓋底面附近流體壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)和湍動(dòng)能場(chǎng)產(chǎn)生較大影響。其他時(shí)刻,各場(chǎng)參數(shù)分布云圖基本仍以氣缸軸線為中心。 (2)與該單缸柴油機(jī)缸蓋底面測(cè)點(diǎn)的熱流密度試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,Han-Reitz溫度壁面函數(shù)計(jì)算的熱流密度都偏大,而改進(jìn)的Woschni模型則較好地預(yù)測(cè)了壁面熱流密度峰值和峰值相位。 (3)缸蓋底面、活塞頂面和缸套內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)時(shí)間上呈先增加后減小的趨勢(shì),在燃燒上止點(diǎn)后10°CA-20°CA達(dá)到最大值；空間上缸蓋底面、活塞頂面整體呈以活塞凹坑為中心,中心區(qū)域和邊緣區(qū)域低,中間環(huán)形區(qū)域高的分布特點(diǎn)。缸套由于其不同時(shí)刻與高溫燃?xì)饨佑|的面積不同,對(duì)流換熱系數(shù)軸向呈上高下低的趨勢(shì)；周向分布不均勻,可能與活塞凹坑偏心有關(guān)。 (4)柴油機(jī)缸內(nèi)全局傳熱特性分析對(duì)了解柴油機(jī)宏觀特性是很有幫助的。缸蓋底面和活塞頂面對(duì)流換熱系數(shù)時(shí)均值云圖分布規(guī)律基本相同,中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?qū)α鲹Q熱系數(shù)較低,中間環(huán)形區(qū)域形成高值區(qū)。該單缸柴油機(jī)缸蓋底面的對(duì)流換熱系數(shù)最大,活塞頂面次之,缸套最小。全局對(duì)流換熱系數(shù)介于缸蓋底面和活塞頂面之間。原Woschni模型計(jì)算值略大于改進(jìn)的Woschni模型計(jì)算值,兩者相差不大,間接證明了原Woschni模型的普適性特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 傳熱 對(duì)流換熱系數(shù) 數(shù)值模擬 量綱分析
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 主要符號(hào)說(shuō)明10-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 缸內(nèi)傳熱模型分類13-17
• 1.3 缸內(nèi)傳熱研究現(xiàn)狀及進(jìn)展17-21
• 1.4 本文主要內(nèi)容及研究方法21-23
• 第二章 柴油機(jī)缸內(nèi)多維數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)23-34
• 2.1 湍流模型23-26
• 2.2 噴油模型26-30
• 2.3 燃燒模型30-32
• 2.4 壁面?zhèn)鳠崮Ｐ?/span>32-34
• 第三章 計(jì)算模型的建立和試驗(yàn)驗(yàn)證34-38
• 3.1 柴油機(jī)計(jì)算模型及計(jì)算工況34
• 3.2 缸內(nèi)動(dòng)網(wǎng)格生成34-36
• 3.3 初始條件36-37
• 3.4 邊界條件37
• 3.5 子模型選取37-38
• 第四章 柴油機(jī)缸內(nèi)傳熱模型提取及試驗(yàn)驗(yàn)證38-55
• 4.1 量綱分析基礎(chǔ)理論及在缸內(nèi)傳熱模型中的應(yīng)用38-40
• 4.2 柴油機(jī)缸內(nèi)傳熱試驗(yàn)40-42
• 4.3 缸蓋側(cè)缸內(nèi)多維數(shù)值模擬結(jié)果42-48
• 4.4 缸內(nèi)傳熱模型驗(yàn)證48-55
• 第五章 柴油機(jī)缸內(nèi)傳熱時(shí)空分布特點(diǎn)55-65
• 5.1 缸蓋底面?zhèn)鳠崽匦苑治?/span>55-58
• 5.2 活塞頂面?zhèn)鳠崽匦苑治?/span>58-60
• 5.3 缸套傳熱特性分析60-62
• 5.4 柴油機(jī)缸內(nèi)整體傳熱特性分析62-65
• 第六章 結(jié)論65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文72-73
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：295090