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《吉林大学》 2009年
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汽油机固—液耦合及沸腾传热研究

陈海波  
【摘要】: 为了对发动机冷却中涉及的流动及传热问题进行研究,进一步揭示其微观机理,本文以某四缸汽油机作为研究对象,针对假定冷却液为单相流的冷流体流动问题、固-液耦合传热问题和冷却液两相流的沸腾传热问题进行了模拟计算和试验研究。 对汽油机冷却水套进行CFD分析及结构改进。利用商业软件——FLUENT对水套初始设计方案进行计算,并对速度场、压力场、流量分配及传热系数结果进行分析,指出流场存在的问题。根据分析提出了三种改进方案,然后对改进方案进行计算、比较,最终确定较理想的水套结构,为传热计算奠定了几何模型基础。利用多模型计算试验,分析了分体式冷却水套中导流结构对流场分布的影响及规律。 利用固-液耦合传热方法对汽油机的温度场进行模拟计算。采用整体—分部—装配的方法生成质量较高、适合两种不同区域特性的网格。缸内燃气传热边界条件利用经过试验验证的GT_POWER模型仿真给出,然后编写了UDF程序链接到FLUENT软件中,计算结果表明该冷却系统设计合理。 建立发动机温度场测试试验台。对测点的布置进行了设计,讨论并比较了不同的热电偶封装方式,利用已有的数据采集系统及试验控制界面实现了可视化监控试验的效果。该试验台可以全面了解设计后的发动机实际工作时的温度情况,对模拟计算结果进行实验验证,同时考察冷却水套内局部区域是否会出现沸腾现象。 以往的研究表明,发动机水套内部发生的是核态沸腾传热,因此本文采用了Chen模型和Franz模型对其进行研究,结果表明,Franz模型更适用于计算发动机内部发生的沸腾传热,冷却液内部气泡份额的分布从微观的角度揭示了该模型的传热机理。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TK124

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 赵伟;苏铁熊;;缸盖冷却水的沸腾传热模型[J];内燃机与配件;2010年06期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李智;天然气发动机气缸盖热负荷及冷却水腔内沸腾传热研究[D];华中科技大学;2012年
2 韩松;车用发动机智能冷却系统基础问题研究[D];浙江大学;2012年
3 董哲林;内燃机工作过程与燃烧室传热三维多场耦合模型研究[D];华中科技大学;2013年
4 张宇;高功率密度柴油机共轭传热基础问题研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴丽丽;3GA6汽油机水套CFD分析[D];吉林大学;2011年
2 杨燕燕;内燃机流动核沸腾冷却传热及其分析[D];吉林大学;2011年
3 赵伟;柴油机冷却液流动及流固耦合传热分析[D];中北大学;2011年
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5 许思娜;CF465汽油机固液耦合传热研究[D];吉林大学;2012年
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7 张沛毅;基于流固耦合合法的发动机冷却均匀性研究[D];昆明理工大学;2012年
8 陈飞虎;风冷式汽油机缸盖流固耦合传热分析及优化[D];重庆大学;2012年
9 赵君官;速射火炮身管冷却研究[D];中北大学;2013年
10 王冠雄;汽油机水套内过冷沸腾传热的影响因素分析及模拟计算[D];吉林大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 白敏丽,丁铁新,吕继组;活塞组-气缸套耦合传热模拟[J];内燃机学报;2005年02期
10 张忠进,刘巽俊;柴油机非水冷却介质自然对流沸腾传热特性研究[J];内燃机学报;1998年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘铁刚;柴油机冷却水套模拟分析及结构优化[D];吉林大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 王义春;王发成;杨英俊;;电传动装甲车辆冷却系统水路性能试验研究[J];车辆与动力技术;2006年04期
5 李贺佳;毕小平;黄小辉;索文超;;基于Fluent二次开发的散热器芯部外形参数化建模[J];车辆与动力技术;2008年01期
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8 韩恺;赵长禄;张付军;;装甲车辆冷却风道的一维CFD仿真[J];车辆与动力技术;2010年01期
9 李瀚飞;张豫南;马晓军;臧克茂;谢永海;;装甲车电传动冷却系统总体技术研究[J];兵工学报;2007年03期
10 李杰;周彦煌;;复杂结构火箭发射药非稳态温度场的数值模拟[J];兵工学报;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 李枫;董峰;张福生;;一种基于LabVIEW的内锥差压信号测量系统[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 戴雅静;臧润清;李星;;供液压头和蒸发温度对再循环蒸发器循环倍率的影响[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
5 刘旭升;臧润清;孙志利;;直接膨胀供液制冷系统性能可视化研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
6 张家忠;孙旭;雷鹏飞;;低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 栾辉宝;徐辉;陈黎;陶文铨;;FVM与LBM分区耦合模拟远场边界条件下的圆柱绕流[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
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9 曾和义;;网格质量对数值模拟的影响[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第3册)[C];2009年
10 成晓北;王兆文;覃军;沈捷;钟玉伟;黄荣华;;车用发动机冷却系统水流分布试验与模拟计算[A];2006年APC联合学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年
3 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年
4 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年
5 陈常念;卧式螺旋管内临界热流密度特性及其流体模化方法研究[D];山东大学;2010年
6 王剑鹏;50型装载机液压系统动态特性与热平衡研究[D];吉林大学;2011年
7 张磊;离心风机多目标优化及旋转失速机理研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 邓义斌;基于冷却液温度MAP的天然气发动机电控冷却系统研究[D];华中科技大学;2011年
9 朱荣生;离心泵叶轮不等扬程水力设计方法研究[D];江苏大学;2011年
10 郭雷;微细通道流动沸腾换热机理及实验研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 包金哲;煤化工气液固多相流管道磨蚀机理及仿真预测研究[D];浙江理工大学;2010年
2 王任远;跨临界CO_2空调节能型紧凑式换热器研究[D];郑州大学;2010年
3 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
4 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
5 张坤;车用柴油机冷EGR温度控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
6 傅寿字;汽车发动机电控水泵冷却系统的设计及试验研究[D];山东农业大学;2010年
7 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘佳;非能动安全系统换热器的强化传热方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 徐晓静;新型螺旋膜组件及其在水处理中的应用研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱森元;;小口径速射火炮武器系统发展展望[J];兵工自动化;2008年06期
2 谭建松;俞小莉;;高强化发动机活塞冷却方式仿真[J];兵工学报;2006年01期
3 张卫正;原彦鹏;郭良平;魏春源;;高功率密度柴油机设计问题的仿真[J];兵工学报;2006年05期
4 吴永海;徐诚;陆昌龙;李峰;;基于流固耦合的某速射火炮身管温度场仿真计算[J];兵工学报;2008年03期
5 骆清国;刘红彬;龚正波;桂勇;;柴油机气缸盖流固耦合传热分析研究[J];兵工学报;2008年07期
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7 唐因放;;发动机舱散热的CFD研究[J];北京汽车;2009年04期
8 李强;李鹏辉;赵君官;茹站勇;;冲击载荷下自增强身管残余应力变化规律[J];爆炸与冲击;2011年06期
9 钱作勤,王卫华,王苏丹;硬度塞法测量柴油机缸盖温度的实验研究[J];船舶工程;2005年01期
10 黄凤良,余永刚;密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法[J];传感技术学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周龙;活塞组—气缸套传热润滑摩擦耦合机理研究[D];大连理工大学;2011年
2 李迎;内燃机流固耦合传热问题数值仿真与应用研究[D];浙江大学;2006年
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4 李佑长;四缸柴油机缸盖传热研究[D];武汉理工大学;2007年
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7 王兆文;重载车用柴油机缸盖内冷却水流动分析及强化传热研究[D];华中科技大学;2008年
8 王飞;ZL50型装载机动力舱空气流动与换热分析[D];吉林大学;2010年
9 王虎;内燃机缸套失圆研究[D];合肥工业大学;2010年
10 景国玺;活塞组多物理场耦合非线性问题及环组机油消耗改进设计研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐聪聪;柴油机气缸盖热—流—固多场耦合仿真研究[D];中北大学;2011年
2 张丽静;舰炮身管冷却分析与优化[D];南京理工大学;2011年
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4 蔡宇宏;板翅式换热器热力学特性的数值模拟和试验研究[D];南京航空航天大学;2009年
5 张坤;某新车型发动机舱热管理的研究[D];上海交通大学;2011年
6 李春野;16V240ZJB柴油机工作过程数值计算[D];大连海事大学;2001年
7 佘建生;枪管轻量化技术研究[D];华北工学院;2002年
8 丁铁新;内燃机燃烧室动接触部件耦合传热仿真[D];大连理工大学;2004年
9 郁圣杰;火炮发射过程中的身管热分析及其应用[D];南京理工大学;2004年
10 罗建曦;汽车热管理系统集成空气侧热流体分析研究[D];清华大学;2004年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常超;基于热—机耦合的发动机缸盖承载分析[D];北京交通大学;2011年
2 徐聪聪;柴油机气缸盖热—流—固多场耦合仿真研究[D];中北大学;2011年
3 胡祝昌;基于多场耦合分析的柴油机气缸盖结构仿真研究及疲劳寿命预测[D];中北大学;2012年
4 戴伟;探空温度传感器的数值分析与优化设计[D];南京信息工程大学;2012年
5 莫妲;燃烧环对涡轮叶间燃烧室性能影响的研究[D];南京航空航天大学;2012年
6 徐江华;立式捏合机搅拌桨叶的转矩数值分析[D];华中科技大学;2012年
7 刘宪国;动力舱热管理与空调集成分析方法研究[D];吉林大学;2013年
8 周道锋;基于冷却液温度的发动机热平衡试验研究[D];吉林大学;2013年
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10 李诗雨;基于CompactRIO的远程雷达伺服控制系统的研究[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常思勤,左孔天;发动机缸盖内部冷却水腔的设计与流动数值模拟[J];车用发动机;2000年01期
2 屈盛官,黄荣华,孙自树,薛赤贞,杨圣东,刘小平;高强化柴油机气缸盖水流分布试验研究[J];车用发动机;2001年03期
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5 肖翀;左正兴;覃文洁;郭良平;;柴油机气缸盖的耦合场分析及应用[J];车用发动机;2006年04期
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 汪荣顺,顾安忠,赵兰萍,张路;烧结多孔层通道内沸腾传热特性研究[J];低温工程;1995年01期
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4 李瑞阳,黄?,郁鸿凌;外加电场对弱导电工质管外沸腾传热强化的实验研究[J];化工学报;2003年06期
5 黄崇林;钟经山;;换热器表面多孔管及应用[J];大众科技;2007年06期
6 陈听宽,郑建学;亚临界及近临界压力区水平管沸腾传热特性的试验研究[J];动力工程;1989年04期
7 俞坚,马重芳,田淑荣;瞬态情况下的射流冲击沸腾传热特性的实验研究[J];北京工业大学学报;1990年01期
8 周云龙,孙斌,陈听宽,陈学俊;螺旋管中汽-水两相流强制对流沸腾传热研究[J];核科学与工程;2002年03期
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1 孙海阳;钱才富;张智;赵福臣;杨开远;王凤君;;不同厚度铝喷涂管沸腾传热的实验研究[A];全国第四届换热器学术会议论文集[C];2011年
2 刘佳;阎昌琪;李勇;;竖直管束大容积沸腾传热的研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第3册)[C];2009年
3 王利;黄兴华;陆震;;满液式蒸发器壳侧沸腾传热的研究进展(Ⅰ)[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
4 王利;黄兴华;陆震;;满液式蒸发器壳侧沸腾传热的研究进展(Ⅱ)[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
5 赵建福;万士昕;;微重力沸腾传热研究:现状与展望[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年
6 刘明言;姜峰;强爱红;李修伦;林瑞泰;;气液固三相流自然循环沸腾传热可视化研究[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年
7 胡幼明;王惠龄;;平板热管中金属网格填料表面的沸腾传热的实验研究[A];第四届全国低温工程学术会议论文集[C];1999年
8 张鹏;王如竹;村上正秀;;低温传热中的热声振荡现象[A];第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
9 曹前;华泽钊;;沉浸小样品在液氮中的沸腾传热特性[A];上海市制冷学会一九九七年学术年会论文集[C];1997年
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中国重要报纸全文数据库 前5条
1 刘佳;陈流芳:17年呕心沥血为科研[N];中国妇女报;2004年
2 ;我国研制成新型冷凝蒸发器[N];今日信息报;2004年
3 记者 郭晓斌;我省评出二○○二年度科技十大新闻[N];陕西日报;2003年
4 记者晏燕;我研制成世界第一台新型冷凝蒸发器[N];科技日报;2002年
5 刘丽;第一台新型冷凝蒸发器研制成功[N];中华建筑报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 傅松;缸盖冷却水套内沸腾传热特性的研究[D];山东大学;2010年
2 李智;天然气发动机气缸盖热负荷及冷却水腔内沸腾传热研究[D];华中科技大学;2012年
3 李倩侠;替代制冷工质在强化管外的冷凝与沸腾传热研究[D];华南理工大学;2012年
4 蔡永伟;微纳米TiO_2和TiO_2-FPS疏水涂层上的池沸腾传热和结垢腐蚀行为[D];天津大学;2012年
5 孙宝芝;声空化强化沸腾传热及渗透脱水过程传质研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 明平剑;基于非结构化网格气液两相流数值方法及并行计算研究与软件开发[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 于春健;结构表面对受限空间核沸腾机理及强化的影响[D];大连理工大学;2012年
8 刘燕;竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究[D];河北工业大学;2010年
9 叶天震;自然工质CO_2水平管外沸腾换热强化的研究[D];天津大学;2007年
10 姚秋萍;动载作用下管内气(汽)—水两相流动及其沸腾换热研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冠雄;汽油机水套内过冷沸腾传热的影响因素分析及模拟计算[D];吉林大学;2013年
2 曲晓锐;氢气回收冷凝器的强度分析和沸腾传热的研究[D];北京化工大学;2013年
3 张猛;沸腾传热高效管壳式换热器设计研究[D];华东理工大学;2013年
4 戴勇;微槽道沸腾传热及流阻特性的实验研究[D];华南理工大学;2011年
5 宋鹏飞;微纳多孔表面的制备及其沸腾传热性能的实验研究[D];南京理工大学;2012年
6 史运栋;负压海水沸腾实验研究[D];天津大学;2012年
7 梁祥飞;竖直矩形窄缝内饱和流动沸腾传热[D];重庆大学;2004年
8 李旦洋;大容器瞬态沸腾传热表面调控机理的实验研究[D];浙江大学;2014年
9 闫理贵;缸盖内沸腾传热流固耦合模拟及其可靠性研究[D];山东大学;2011年
10 王宏智;烧结型表面多孔管沸腾传热性能试验研究[D];华东理工大学;2010年
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