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

【摘要】：柴油機缸內(nèi)傳熱過程對整機動力性、經(jīng)濟性和排放性能影響較大,并且是進行缸內(nèi)工作過程仿真和零部件熱負荷計算的必要環(huán)節(jié)。從20世紀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)燃機缸內(nèi)傳熱試驗數(shù)據(jù)和熱平衡試驗數(shù)據(jù),歸納總結了一系列經(jīng)驗、半經(jīng)驗的試驗關聯(lián)式,甚至某些關聯(lián)式還在很長一段時間內(nèi)占據(jù)缸內(nèi)傳熱模型的主要地位,應用范圍較廣泛。 但是隨著個人計算機水平和數(shù)值計算的發(fā)展,柴油機缸內(nèi)多維數(shù)值計算成為可能,一些通用和專用的CFD軟件開始轉(zhuǎn)向缸內(nèi)工作過程仿真。二維或三維的缸內(nèi)多維數(shù)值計算結果能夠提供缸內(nèi)速度場、溫度場和壓力場等信息的空間分布特性和時間分布特性,這些是傳統(tǒng)的缸內(nèi)工作過程仿真所不能提供的。為了平衡計算時間和計算資源,這些CFD軟件通常利用壁面函數(shù)計算缸內(nèi)傳熱過程。由于推導壁面函數(shù)的前提條件在缸內(nèi)這種噴油、燃燒和活塞運動的環(huán)境中很難全部成立,導致壁面函數(shù)預測的計算值與試驗值偏差較大。 本文利用缸內(nèi)多維數(shù)值模擬軟件Converge,結合某單缸柴油機缸蓋底面某些測點的缸內(nèi)傳熱試驗數(shù)據(jù),對應用較廣泛的傳統(tǒng)的Woschni半經(jīng)驗試驗關聯(lián)式進行改進,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,該方法與試驗值符合更好。具體來說,本文主要結論如下： (1)偏心的活塞凹坑僅僅在燃燒上止點附近時,才對缸蓋底面附近流體壓力場、溫度場、速度場和湍動能場產(chǎn)生較大影響。其他時刻,各場參數(shù)分布云圖基本仍以氣缸軸線為中心。 (2)與該單缸柴油機缸蓋底面測點的熱流密度試驗數(shù)據(jù)相比,Han-Reitz溫度壁面函數(shù)計算的熱流密度都偏大,而改進的Woschni模型則較好地預測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)壁的對流換熱系數(shù)時間上呈先增加后減小的趨勢,在燃燒上止點后10°CA-20°CA達到最大值；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。缸套由于其不同時刻與高溫燃氣接觸的面積不同,對流換熱系數(shù)軸向呈上高下低的趨勢；周向分布不均勻,可能與活塞凹坑偏心有關。 (4)柴油機缸內(nèi)全局傳熱特性分析對了解柴油機宏觀特性是很有幫助的。缸蓋底面和活塞頂面對流換熱系數(shù)時均值云圖分布規(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)。該單缸柴油機缸蓋底面的對流換熱系數(shù)最大,活塞頂面次之,缸套最小。全局對流換熱系數(shù)介于缸蓋底面和活塞頂面之間。原Woschni模型計算值略大于改進的Woschni模型計算值,兩者相差不大,間接證明了原Woschni模型的普適性特點。
【關鍵詞】：柴油機 傳熱 對流換熱系數(shù) 數(shù)值模擬 量綱分析
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 主要符號說明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 柴油機缸內(nèi)多維數(shù)值模擬理論基礎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 計算模型的建立和試驗驗證34-38
• 3.1 柴油機計算模型及計算工況34
• 3.2 缸內(nèi)動網(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 柴油機缸內(nèi)傳熱模型提取及試驗驗證38-55
• 4.1 量綱分析基礎理論及在缸內(nèi)傳熱模型中的應用38-40
• 4.2 柴油機缸內(nèi)傳熱試驗40-42
• 4.3 缸蓋側(cè)缸內(nèi)多維數(shù)值模擬結果42-48
• 4.4 缸內(nèi)傳熱模型驗證48-55
• 第五章 柴油機缸內(nèi)傳熱時空分布特點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 柴油機缸內(nèi)整體傳熱特性分析62-65
• 第六章 結論65-67
• 6.1 結論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文72-73
• 學位論文評閱及答辯情況表73

【參考文獻】

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

本文編號：295090