内燃机燃烧室瞬态导热有限元计算网格剖分规则研究

对周期性瞬态导热的半无限大级数解进行了理论分析,结合有限元算法,证实了周期性瞬态导热的温度波动深度和有限元网格尺度都具有相似性,据此提出了保证周期性瞬态导热问题有限元求解精度的网格剖分规则,并应用该规则对发动机燃烧室壁进行了实例计算。     

Thermal analysis of an innovative flat heat pipe radiator

An innovative flat heat pipe radiator was put forward, and it has the features of high efficiency of heat dissipation, compact construction, low thermal resistance, light weight, low cost, and anti-dust-deposition. The thermal analysis of the flat heat pipe radiator for cooling high-power light emitting diode (LED) array was conducted. The thermal characteristics of the flat heat pipe radiator under the different heat loads and incline angles were investigated experimentally in natural convection. An electro-thermal conversion method was used to measure the junction temperature of the LED chips. It is found that the integral temperature distribution of the flat heat pipe radiator is reasonable and uniform. The total thermal resistance of the flat heat pipe radiator varies in the range of 0.38–0.45 K/W. The junction temperatures of LED chips with the flat heat pipe radiator and with the aluminum board at the same forward current of 0.35 A are 52.5 and 75.2 °C, respectively.     

绝热发动机表面瞬态传热的实验研究与解析计算

以绝热发动机燃烧室陶瓷涂层表面的实测瞬态温度和平均热流为边界条件，应用傅里叶数学分析理论，探索出一种确定陶瓷涂层表面局部瞬态热流的数学方法；并结合带陶瓷涂层的２１００型低散热发动机，给出实际计算结果。     

纳米流体圆管内的湍流流动特性

采用Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrange模型研究了TiO2-水纳米流体在水平管内的湍流流动特性,并与实验结果进行对比分析,探讨了不同模型中各种相间作用力的影响。从微流动角度探索纳米流体的流动本质,从而进一步揭示其传热强化机理。结果表明:在壁面附近,纳米颗粒与水存在着明显的速度差异,相间的动量交换十分明显,从而强化了局部微流动,导致边界层变薄。纳米颗粒在整个流场内部是不均匀分布的,使得边界层内部换热能力得到大幅度增强。纳米流体流动特性的改变是影响其强化换热的主要因素。     

大流量下文氏管路激振的诊断与分析

本文采用DY-3动态数据采集分析系统,对一大型热风炉振动的助燃空气输送管路进行了综合诊断分析,指出在大流量气体的输送条件下,管路上垂直安装的文氏流量管是振动的要害部位,以及系统激振力频率和管路结构的共振危险频率.并通过流体流动的数值模拟,进一步揭示了流动激振机制,为高炉热风炉必要的二次工程设计提供了有意义的借鉴.     

结构参数对活塞环-气缸套润滑摩擦性能影响的数值模拟

将三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型耦合起来,并考虑了润滑油的黏-温变化、油膜破裂位置以及活塞环弹力在气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素,开发了一种活塞环-气缸套三维非稳态热混合润滑摩擦模型.采用上述模型,对比分析了固体部件温度场、活塞环轴向高度和桶面高度3个结构参数对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的影响.结果表明:在365.3°CA时,最小油膜厚度取得最小值,摩擦力取得最大值;活塞环、气缸套分别取进气下止点和燃烧上止点处的温度计算出的最小油膜厚度降低的幅度值为31.7%;活塞环轴向高度由2.00,mm增大到4.00,mm,最小油膜厚度增大的幅度值为74.5%,最大摩擦力降低的幅度值为45.7%;活塞环桶面高度由2.5,μm增大到5.0,μm,最小油膜厚度降低的幅度值为46.5%,最大摩擦力增大的幅度值为57.1%.     

纳米流体圆管内的湍流流动特性

采用Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrange模型研究了TiO₂-水纳米流体在水平管内的湍流流动特性,并与实验结果进行对比分析,探讨了不同模型中各种相间作用力的影响。从微流动角度探索纳米流体的流动本质,从而进一步揭示其传热强化机理。结果表明：在壁面附近,纳米颗粒与水存在着明显的速度差异,相间的动量交换十分明显,从而强化了局部微流动,导致边界层变薄。纳米颗粒在整个流场内部是不均匀分布的,使得边界层内部换热能力得到大幅度增强。纳米流体流动特性的改变是影响其强化换热的主要因素。     

纳米流体对内燃机冷却系统强化传热的数值模拟研究

将Cu-水纳米流体应用到内燃机冷却系统中,并利用大型通用CFD软件STAR-CD针对不同浓度纳米流体的内燃机冷却系统进行三维数值模拟计算.通过计算可以得到传热工质的流场、压力场及壁面换热系数的空间分布.结果表明,以Cu-水纳米流体作为传热工质可以显著提高内燃机的散热性能,且散热量随着纳米粒子浓度的增大而增大.同时,纳米粒子的加入也引起了内燃机冷却系统泵功的增加,但是与散热量的显著提高相比是可以接受的.     

纳米流体强化活塞组-气缸套传热的数值模拟研究

将活塞组-气缸套作为一个耦合体,利用数值模拟法研究了只在润滑油中与只在冷却水中加入纳米Cu颗粒两种情况下的强化传热效果,并与原机传热情况进行比较。研究结果表明:无论是以Cu-润滑油纳米流体还是以Cu-水纳米流体作为传热工质,都可以显著提高活塞组-气缸套的散热性能,且散热量随着纳米粒子浓度的增高而增大。对于活塞侧,Cu-润滑油纳米流体的改善效果强于Cu-水纳米流体,其中Cu体积分数为5%的Cu-润滑油纳米流体可使燃烧室中心点a、燃烧室喉口点b、顶面外边缘点c和第一环外侧上边缘点d的温度平均降低约28.4、21.7、22.8和27.7K;对于气缸套侧,Cu-水纳米流体强化换热效果更理想,Cu体积分数为5%的Cu-水纳米流体可使气缸套内侧上边缘点e的温度平均降低约10.4K。     

超疏水/亲水性结构表面流动沸腾传热实验研究

用激光烧蚀方法在抛光后的铜上制备出四种无需涂覆修饰即可获得超疏水/亲水性的规则微阵列结构表面。基于流动可视化与温度数据结果,分析了表面浸润性和过冷度对流动沸腾传热性能的影响,与经典汽化核心密度关联式进行了对比。结果表明：疏水表面可削弱单相对流传热,大幅强化沸腾传热,最大传热系数提高了75.5%,沸腾起始点提前3.5 K,且汽化核心数目较裸铜表面提高了5倍以上,但有较低的临界热通量。超亲水表面可增强单相对流传热、小幅度提升流动沸腾传热。对比亲水表面与疏水表面的气泡生长过程,发现疏水表面尾端气泡容易汇聚,生长周期较长;而亲水表面没有发生明显的气泡汇聚行为,气泡生长周期较短。