Гидродинамика и локальный теплообмен в полостях охлаждения двигателей внутреннего сгорания

• Автор: Рамазанов, Махмут Ильсурович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗУЧЕНИЯ ГИДРОДИНАМ ИКИ И ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ПОЛОСТЯХ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВС

1.1 .Необходимость изучения гидродинамики и теплообмена в

зарубашечном пространстве ДВС

1.2.Гидродинамика в полостях охлаждения ДВС

1.3 .Локальный теплообмен на теплоотдающих поверхностях системы

охлаждения Д ВС

1.4.Особенности системы охлаждения двигателей типа ДН20,7/2x25,4

1.5.Выводы и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕНА В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВС
2 Л .Особенности теоретических исследований гидродинамики и
локального теплообмена в системах охлаждения ДВС
2.2.Расчет потокораспредедения в системах охлаждения ДВС
2.3.Расчет полей скоростей охлаждающей жидкости в полостях охлаждения ДВС методом конечных элементов
2.4.Локальная интенсивность теплообмена в полостях охлаждения втулок цилиндров двигателей типа ЮДН20, 7/2x25,
2.5.Вывод ы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ПОЛОСТЯХ ОХЛАЖДЕНИЯ ВТУЛОК ЦИЛИНДРОВ И В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЮДН20, 7/2x25,
3.1.Основные задачи экспериментальных исследований гидродинамики и
локального теплообмена
3.2.Статический тепловой стенд для испытаний втулок цилиндров
3.3.Мето дика проведения экспериментальных исследований на статическом тепловом стенде
3.4.Результаты экспериментальных исследований гидродинамики и локального теплообмена в каналах охлаждения втулки цилиндра и в системе охлаждения двигателя ЮДН20,7/2x25,
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОДИНАМИКИ И ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ПОЛОСТЯХ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ І0ДН20,7/2x25,
4.1.Результаты исследований потокораспределения в системах охлаждения двигателя І0ДН20, 7/2x25,4 и в каналах охлаждения втулки цилиндра
4.2.Расчет системы охлаждения втулок цилиндров
4.3.Расчет полей скоростей охлаждающей жидкости в полостях охлаждения втулок цилиндров
4.4.Локальные коэффициенты теплоотдачи в полостях охлаждения
втулок цилиндров
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ф- потенциал;
(/- функция тока, Эф/5у=и, <Эф/Эх=-V ю - вихрь, №=Эи/Эу-Эу/<Эх;
и; или и,у,у - проекции вектора скорости на оси декартовых координат;
Х,УХ - глобальная декартовая система координат;
или т], ^ - локальная криволинейная система координат конечного элемента;
т - время;
п - вектор, нормальный к границе расчетной области; гб - средний радиус теплоотдающей поверхности втулки;
V - объем;
О. - расчетная область;
5 - граница расчетной области;
Ь - толщина тела в данном сечении;
х - продольная криволинейная координата, проложенная по проекции оси
трубки тока на теплоотдающую поверхность;
бэ - эквивалентный диаметр;
К - номер шага по времени;
Дт - величина шага по времени;
г - текущий радиус по теплоотдающей поверхности с центром в критической точке падения струи на поверхность; г =г/б0- относительный радиус;
Ь*=Ь/б0 - относительное расстояние;

Кораблев В.В.[38, 39 ] для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи предложил использовать следующее соотношение
St=l/2Cf*Pr '2/3, (1.15)
где St - локальный параметр теплоперехода (параметр Стэнтона). Преимущество параметра теплоперехода St перед параметром теплообмена Nu заключается в том, что в него не входит определяющий размер и зависит он от локальной скорости. Коэффициент сопротивления трения Cj рассчитывался для ламинарного и турбулентного течений жидкости по выражениям для плоской пластины [ 113 ]. Но для практического использования зависимости параметра теплоперехода St от коэффициента сопротивления необходимо задать поле скоростей охлаждающей жидкости.
В монографии [11] предложены следующие зависимости условий однофазного охлаждения в зарубашечных пространствах двигателя блочной конструкции
q0/(Ki*Re0’8Pr°'4*A,) Двигателя моноблочной конструкции
q0/(Kr*Re0’8 *(Prt/Prw)0'25 */,) где Kl=0,017*(d2/dl)*(Se/d2*dl); K2=0,021*sesksh(l/d2),
SgSkSh -поправки соответственно на длину, поворот и сечение канала.
В формулах (1.16) и (1.17) величина удельного теплового потока через охлаждаемые поверхности камеры сгорания двигателя оценивается по известному выражению А.К.Костина
qo=A*(Cm0’566*Pe*ge*Tk)/(D0’5*(p[-i*Pk))0'
Средний коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности стенки при равномерном распределении жидкости в винтовом канале прямоугольного сечения авторы предложили рассчитать по следующей зависимости
Nu=0,021 *Re0>8*Pr°’43(Pr/Pi-w)S)-25EeekEh. (1.18)
Необходимо только сказать, что зависимости (1.16) (1.17) и (1.18) получены для двигателей типа ЧН18/20.