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基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

汽车技术 2019年第10期 23-27页

作者：黄凤琴尹曼莉李相旺张文龙詹春东风汽车集团有限公司技术中心

为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸... 详细信息

为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸盖材料及冷却液的沸腾传热模型。将修正后的沸腾传热模型嵌入STAR-CCM+软件进行仿真验证,结果表明,仿真所得壁面热流密度与试验结果的误差均小于5%。利用该模型建立缸体缸盖固体导热及冷却水腔沸腾换热耦合传热系统,仿真和试验结果表明:沸腾传热可有效提高缸盖与冷却液间的传热效率,该沸腾传热模型能更准确地预测缸盖温度分布。

关键词：汽油机气缸盖沸腾模型温度场仿真试验验证

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基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

表面活性剂溶液在沟槽表面沸腾换热特性与气泡行为研究

2019中国汽车工程学会年会

作者：黄凤琴尹曼莉李相旺张文龙詹春东风汽车集团有限公司技术中心

关键词：汽油机气缸盖沸腾模型温度场仿真试验验证

来源： cnki会议评论

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表面活性剂溶液在沟槽表面沸腾换热特性与气泡行为研究

作者：徐黎婷东华大学

学位级别：硕士

沸腾换热作为一种高效相变换热形式被广泛应用于制冷空调、海水淡化、电子元件冷却、核能发电等领域。为了获得更高效的换热能力,学者们对沸腾换热强化方法进行研究探索,在池沸腾换热系统中,常用手段有改良换热表面(化学改性、激光烧蚀... 详细信息

沸腾换热作为一种高效相变换热形式被广泛应用于制冷空调、海水淡化、电子元件冷却、核能发电等领域。为了获得更高效的换热能力,学者们对沸腾换热强化方法进行研究探索,在池沸腾换热系统中,常用手段有改良换热表面(化学改性、激光烧蚀、线切割等)和使用添加剂(纳米流体、表面活性剂等),旨在促使沸腾起始点(Onset of nucleate boiling,ONB)提前,提升气泡核化能力以及改善表面润湿特性等。本文采用了便于加工的沟槽表面结构,同时应用廉价的表面活性剂十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate,SDS)作为添加剂,探究耦合作用下的沸腾换热特性及其气泡行为。基于搭建的沸腾可视化实验系统,对中、低热流密度工况(q模型(Diffusion controlled growth model),即D∝t。此外,表面活性剂的添加显著地改善了气泡在换热表面的核化能力,并使得气泡生长时间短,脱离直径小。且沟槽表面也比光滑表面更易成核,即沟槽表面能够在更低的热流密度下开始形成核化气泡。沟槽表面和表面活性剂的耦合效应会进一步促进沸腾中的气泡形核。在换热方面,SDS溶液与去离子水(Deionized water,DI water)相比,在中、低热流密度下也表现出良好的换热性能。当耦合沟槽表面后,换热得到进一步强化,其换热系数(Heat transfer coefficient,HTC)最大可提升238%。与此同时,研究也发现在表面活性剂溶液中,壁面过热度更易稳定在某一区间,即换热表面在变化的热流条件下能够维持较为稳定的壁面温度。在SDS溶液的沸腾过程中主要有三种气泡形式,即小气泡(Small bubbles)、离散气泡(Discrete bubbles)和大气泡(Large bubbles),并且研究发现离散气泡是由液体对流夹带上层泡沫进入溶液内部而形成。在相对较高的热流密度下,表面活性剂溶液沸腾存在气泡拥挤现象(Bubble crowding),气泡簇会出现扩张收缩现象并伴随着近壁面温度的显著波动。气泡拥挤会导致SDS溶液过早干涸,并降低临界热流密度(Critical heat flux,CHF)。其原因在于表面活性剂的存在改变界面张力特性,导致了更好的成核能力和显著的泡间斥力,而这两者也是SDS溶液在中低热流密度下具有更强换热性能的原因。最后,构建了基于Freundlich吸附等温线的表面活性剂沸腾模型,其中考虑了分子输运、吸附速率、吸附量等因素,并和已有实验结果进行对比验证。结果发现,表面活性剂分子的吸附及扩散效应起到决定因素,并且由于表面活性剂分子吸附扩散机制可能发生了改变,表面活性剂溶液浓度的不同,会导致沸腾曲线的显著差异。

关键词：表面活性剂沟槽表面气泡行为沸腾模型

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发动机冷却水腔内沸腾传热的模拟研究

内燃机工程 2011年第4期32卷 76-82页

作者：董非郭晨海范秦寅蔡忆昔姜树李江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 大阪大学工学部大阪5650871

从单相流观点出发研究了两种计算过冷流动沸腾传热的思路:分区描述法和叠加计算法。提出了两个基于分区描述法的沸腾模型A和沸腾模型B;修正了基于叠加计算法的Chen沸腾模型和BDL沸腾模型中对流传热项的计算方法。利用这些沸腾模型进行... 详细信息

从单相流观点出发研究了两种计算过冷流动沸腾传热的思路:分区描述法和叠加计算法。提出了两个基于分区描述法的沸腾模型A和沸腾模型B;修正了基于叠加计算法的Chen沸腾模型和BDL沸腾模型中对流传热项的计算方法。利用这些沸腾模型进行了缸盖鼻梁区冷却水腔沸腾传热的数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:采用分区描述法和叠加计算法进行发动机冷却水腔内过冷流动沸腾传热计算均是可行且有效的方法;采用沸腾模型A和修正的BDL模型的预测精度比另两个沸腾模型要高;提高流速和过冷度均能强化沸腾传热的能力,提高压力后则在更高的壁面温度下才出现沸腾传热。

关键词：内燃机沸腾模型传热冷却水腔

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基于多物理场耦合的发动机温度仿真研究

上海汽车 2023年第1期 51-56页

作者：王毓琨顾宁吴小飞泛亚汽车技术中心有限公司上海201208

文章利用STAR-CCM+软件,对发动机温度仿真进行了深入研究,通过与试验对标,建立并优化沸腾模型,通过对活塞与缸套换热边界的研究,引入冷却喷嘴、PCV冷却和摩擦热,提高了温度场的计算精度。建立了多物理场耦合的发动机温度仿真流程体系,... 详细信息

文章利用STAR-CCM+软件,对发动机温度仿真进行了深入研究,通过与试验对标,建立并优化沸腾模型,通过对活塞与缸套换热边界的研究,引入冷却喷嘴、PCV冷却和摩擦热,提高了温度场的计算精度。建立了多物理场耦合的发动机温度仿真流程体系,可以用于指导设计开发,评估爆震趋势,避免膜态沸腾,并预估暖机时间,为发动机疲劳耐久仿真提供热边界,为发动机热管理系统设计提供重要依据。

关键词：多物理场耦合温度场 STAR-CCM+软件仿真沸腾模型

跨临界CO_(2)两相喷射器的背压影响分析

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低温与超导 2021年第2期49卷 105-110页

作者：黄惠兰王东林李刚刘恒广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院南宁530004 广西大学电气工程学院南宁530004

喷射器的性能易受到喷射器运行时产生的非平衡相变、超音速流及激波等多种复杂现象的影响,同时出口压力也影响着喷射器的性能,对于跨临界CO_(2)两相喷射器内的流动状态,简化模型很难描述内部的激波特征。考虑实际物理条件,比较二维和三... 详细信息

喷射器的性能易受到喷射器运行时产生的非平衡相变、超音速流及激波等多种复杂现象的影响,同时出口压力也影响着喷射器的性能,对于跨临界CO_(2)两相喷射器内的流动状态,简化模型很难描述内部的激波特征。考虑实际物理条件,比较二维和三维计算精度,运用三维CFD模拟和基于密度梯度在迭代过程不断调节细化网格的网格自适应方法,准确预测喷射器的性能,分析了喷射器的出口背压及其激波的特性。研究结果表明,喷射器的背压在高速运行过程中存在临界值,当高速运行过程的喷射器背压持续低于此值时,喷射器扩散室入口处的混合管道中流体流速将大大超过正常工作的亚音速,壅塞现象将会同时产生,喷射系数在此时将会达到最大值,而喷射器背压的持续增加和变化对于激波链的稳定性影响不再显著。随着喷射器出口压力的继续增大,激波链的长度和强度也随之不断衰减。研究结果可为喷射器的性能优化和发展提供可靠的理论依据。

关键词：喷射制冷激波空化模型沸腾模型背压

基于MEMS的微介电液滴冲击冷却系统关键技术研究

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基于MEMS的微介电液滴冲击冷却系统关键技术研究

作者：郑凌云浙江大学

学位级别：硕士

随着电子元器件集成度的不断提高，微电子系统的热控制问题越来越严重，成为急需解决的难题之一。本文在分析传统的冷却方法的基础上提出了基于MEMS的微介电液滴冲击冷却方法，并对该冷却方法的关键技术开展研究工作。 ... 详细信息

随着电子元器件集成度的不断提高，微电子系统的热控制问题越来越严重，成为急需解决的难题之一。本文在分析传统的冷却方法的基础上提出了基于MEMS的微介电液滴冲击冷却方法，并对该冷却方法的关键技术开展研究工作。本论文主要研究内容如下： 1、沸腾换热理论的研究：引入接触角概念分析了光滑平面上汽泡形成的过程用汽泡动力学理论阐述了汽泡成长、跃离、运动的过程及特点。 2、静电微型泵的设计及建模分析：确定静电双腔无阀微泵的设计方案;用薄板振动理论分析了泵膜的性能，建立了薄膜中心点挠度与静电力的非线性关系以及薄膜一阶固有频率的计算公式;建立了静电微泵膜变形与薄膜厚度、间隙距离、驱动电压之间的关系，同时也进行了泵膜的模态分析;提出微泵的流量计算公式，给出了阻力系数比ξ的取值范围;研究了扩张／收缩管的流速分布情况。 3、压电微喷嘴的设计及建模分析：确定了压电微喷嘴阵列的设计方案;用薄板振动理论分析了复合压电薄板的特性，建立了复合压电薄板的挠度微分方程以及等效横向载荷的计算公式;建立复合压电薄板的变形与薄板厚度、压电陶瓷薄板厚度及驱动电压的关系，给出了压电薄膜的模态分析及谐响应分析;研究了微喷嘴口的流速分布情况。 4、微液滴冲击冷却系统的实验平台的设计：确定实验平台结构及控制系统的设计方案;拟定实验研究的初步方案;应用随机理论，建立冷却系统的冷却模型：完全核态沸腾模型和稳定膜态沸腾模型，并分析影响冷却效果的关键因素。

关键词：微机电系统微型泵微喷嘴冲击冷却沸腾模型