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为了满足动力性以及经济性,柴油机结构越来越紧凑,升功率越来越大,热负荷越来越高,对冷却系统的要求也越来越严格。在柴油机冷却系统的传热计算过程中,不考虑沸腾的模型已经比较完善,但是对于高度强化发动机的沸腾情况,用现有的模型无法得到更为精确的数值解,因此开展考虑沸腾传热的冷却系统模拟计算具有重要的学术价值及实用意义。
本文分别运用Chen沸腾模型和BDL沸腾模型模拟计算考虑沸腾传热的鼻梁区简化模型,对比既有试验结果,分析得知运用BDL沸腾模型+SST湍流模型的计算误差较小。以A51柴油机为研究对象,采用直接耦合法建立流——固耦合模型,运用该模型分别进行考虑沸腾传热和不考虑沸腾传热的模拟计算,对结果进行对比分析。
结论:沸腾传热对冷却水腔内冷却液的流动、压力分布及压力损失的影响并不明显,主要影响换热系数;考虑沸腾传热后计算得到的火力面最高温度为521.7K,比不考虑沸腾传热计算得到的结果下降8.9K,且1缸与4缸火力面最高温度的差值也从不考虑沸腾传热计算时的6.3K减小到2.1K,因此,在开展高强度内燃机流动与传热问题的研究时必须考虑沸腾传热因素。