船用柴油机冷却水CFD分析及沸腾传热研究

针对高强化发动机的热负荷问题,寻求适当的冷却水量、压力及合理的流场分布是柴油机冷却水腔设计的重要一环。本文以某船用柴油机气缸盖-气缸套冷却水腔为研究对象,通过冷却系统一维仿真得出边界条件,利用FLUENT软件对冷却水腔的冷却水流场进行数值模拟。通过对三维流场的分析,对水腔的压力损失、流场分布给出了恰当的评估并指出了流动优化的方向。为研究发动机冷却水腔内存在的过冷沸腾传热现象,借助于空泡份额(单位容积中气泡所占的百分比)的概念,提出和建立了一种基于单相流的沸腾传热计算方法。     

柴油机缸盖水腔沸腾传热的修正计算

基于单相流沸腾传热模型,提出一种用于沸腾传热计算的修正算法,通过在CFD软件外部修正热流密度和换热系数来反映沸腾传热的影响。采用修正算法分别对某试验水道和柴油机缸盖水腔内的沸腾传热过程进行了数值模拟计算,与试验测量值相比,试验水道的最大计算误差为7.2%,缸盖水腔的最大计算误差为8%,表明修正算法不仅容易在CFD软件中实现,而且具有足够的精度。