發(fā)布時(shí)間：2022-01-23 10:50

　　近年來(lái),車載重型發(fā)動(dòng)機(jī)受市場(chǎng)和環(huán)境的壓力沖擊,其升功率的越來(lái)越高,排放要求越來(lái)越嚴(yán)格,再加上高渦輪增壓、超高壓噴油和精密智能控制等先進(jìn)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋等關(guān)鍵零部件的熱負(fù)荷越來(lái)越高以至造成開(kāi)裂破壞。過(guò)冷沸騰換熱由于其具有較高的換熱效率被逐步應(yīng)用于高功率發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻相比過(guò)冷沸騰流動(dòng)換熱能夠促進(jìn)缸蓋溫度的均勻分布,降低缸蓋的熱應(yīng)力,提高組件使用耐久性,防止組件故障。然而過(guò)冷沸騰換熱在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的發(fā)展尚不成熟,如果對(duì)沸騰控制不好極易形成過(guò)度沸騰甚至膜態(tài)沸騰,反而對(duì)關(guān)鍵零部件造成損壞。為了弄清過(guò)冷沸騰流動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的換熱特性,以有效地利用并控制發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋中的過(guò)冷沸騰流動(dòng)換熱過(guò)程,亟需在簡(jiǎn)單通道中通過(guò)試驗(yàn)和仿真計(jì)算的手段探索過(guò)冷沸騰的換熱特性,再逐步過(guò)渡到在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)中探索過(guò)冷沸騰流動(dòng)換熱特性及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布的影響。設(shè)計(jì)矩形截面底側(cè)加熱的沸騰試驗(yàn)平臺(tái),模擬發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋關(guān)鍵部位的冷卻通道。通過(guò)調(diào)控通道結(jié)構(gòu)尺寸、冷卻系統(tǒng)壓力、底側(cè)加熱功率和冷卻介質(zhì)種類、流動(dòng)速度及溫度來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻參數(shù)及運(yùn)行工況變化。使用熱電偶測(cè)量加熱塊的溫度,... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：177 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋水腔沸騰現(xiàn)象示意圖

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文6圖1.2 典型活性‘氣泡核化點(diǎn)’（左）和形成的氣泡（右）空腔是否保留氣體取決于空腔的角度與液體在傳熱表面上的接觸角的大小。液體的接觸角由液滴在表面形成的角度來(lái)定義，靜態(tài)接觸角如圖1.3所示。圖1.3 液體在固體表面上形成的接觸角。如果圖1.3中的表面傾斜水滴開(kāi)始在表面上滾動(dòng)，水滴前端與表面的夾角為前進(jìn)接觸角，液滴后端與表面形成的夾角為后退接觸角。當(dāng)表面被液體淹沒(méi)時(shí)，如果液體的前進(jìn)接觸角大于腔體的錐角，則潛在成核位置將捕獲氣體，成為易激活的‘氣泡核化點(diǎn)’[12]。當(dāng)加熱表面達(dá)到一定的過(guò)熱度時(shí)，液態(tài)水在‘氣泡核化點(diǎn)’處蒸發(fā)生成氣泡。氣泡開(kāi)始生長(zhǎng)的條件與腔口大小有關(guān)，可以由楊氏拉普拉斯方程進(jìn)行描述[13]： =2 (1.1)式中， 是臨界半徑

圖1.2 典型活性‘氣泡核化點(diǎn)’（左）和形成的氣泡（右）空腔是否保留氣體取決于空腔的角度與液體在傳熱表面上的接觸角的大小。液體的接觸角由液滴在表面形成的角度來(lái)定義，靜態(tài)接觸角如圖1.3所示。圖1.3 液體在固體表面上形成的接觸角。如果圖1.3中的表面傾斜水滴開(kāi)始在表面上滾動(dòng)，水滴前端與表面的夾角為前進(jìn)接觸角，液滴后端與表面形成的夾角為后退接觸角。當(dāng)表面被液體淹沒(méi)時(shí)，如果液體的前進(jìn)接觸角大于腔體的錐角，則潛在成核位置將捕獲氣體，成為易激活的‘氣泡核化點(diǎn)’[12]。當(dāng)加熱表面達(dá)到一定的過(guò)熱度時(shí)，液態(tài)水在‘氣泡核化點(diǎn)’處蒸發(fā)生成氣泡。氣泡開(kāi)始生長(zhǎng)的條件與腔口大小有關(guān)，可以由楊氏拉普拉斯方程進(jìn)行描述[13]： =2 (1.1)式中， 是臨界半徑， 為流體的表面張力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大功率天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱狀態(tài)試驗(yàn)研究[J]. 花仕洋,黃榮華,賈李水,程偉,陳小迅.  內(nèi)燃機(jī)工程. 2015(05)
[2]基于沸騰模型的內(nèi)燃機(jī)缸蓋多場(chǎng)耦合傳熱[J]. 花仕洋,黃榮華,李智.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2014(04)
[3]基于VOF兩相流的缸蓋過(guò)冷沸騰模型及試驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 谷芳,吳華杰,崔國(guó)起.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]矩形通道內(nèi)過(guò)冷流動(dòng)沸騰傳熱特性試驗(yàn)研究[J]. 劉永豐,王龍飛,花仕洋,楊震寰,黃樹(shù)和,成立強(qiáng).  內(nèi)燃機(jī)工程. 2016(02)
[5]基于激光多普勒測(cè)速的流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)[J]. 劉友,楊曉濤,馬修真.  激光與紅外. 2012(01)
[6]雙峰法與otsu法結(jié)合在太陽(yáng)能電池缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 張翰進(jìn),傅志中,念蓓,張忠亮,張冉.  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2012(01)
[7]基于并行及耦合詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程多維模擬[J]. 李從心,張欣,王玉君.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2010(06)
[8]柴油機(jī)缸蓋水套冷卻流場(chǎng)的LDV試驗(yàn)研究[J]. 谷芳,崔國(guó)起,吳華杰,李斌,楊志毅.  汽車工程. 2010(08)
[9]車用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作過(guò)程與匹配計(jì)算[J]. 成曉北,潘立,周祥軍.  汽車工程. 2008(09)
[10]一種適用于缸蓋水腔沸騰傳熱計(jì)算的模型[J]. 劉永,李國(guó)祥,付松,石秀勇,白書戰(zhàn).  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2008(01)

博士論文
[1]基于氣泡行為的缸蓋沸騰冷卻應(yīng)用研究[D]. 張?bào)w恩.北京理工大學(xué) 2015
[2]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱負(fù)荷及冷卻水腔內(nèi)沸騰傳熱研究[D]. 李智.華中科技大學(xué) 2012
[3]窄流道內(nèi)高過(guò)冷流動(dòng)沸騰條件下的汽泡演化特性及機(jī)制[D]. 袁德文.重慶大學(xué) 2010
[4]缸蓋冷卻水套內(nèi)沸騰傳熱特性的研究[D]. 傅松.山東大學(xué) 2010
[5]汽油機(jī)固—液耦合及沸騰傳熱研究[D]. 陳海波.吉林大學(xué) 2009
[6]重載車用柴油機(jī)缸蓋內(nèi)冷卻水流動(dòng)分析及強(qiáng)化傳熱研究[D]. 王兆文.華中科技大學(xué) 2008

碩士論文
[1]發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上水孔流量測(cè)量方法對(duì)比研究[D]. 孫朝暉.浙江大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3604198