课题编号

QN201
6056

课题名称

高强化活塞振荡冷却的流动与传热特性研究

起止时间

2016.1-2018.4

下达单位

河北省教育厅

是否验收

是

验收证书编号

2018(118)

课题主要简介：
    随着柴油机升功率的不断提高，对其零部件的可靠性提出了更高的要求。为保证柴油机活塞在高机械负荷和高热负荷下能够安全工作，采用振荡冷却的方式对活塞进行降温。内冷油腔中机油的振荡流动与传热现象关系到国防和车辆工程等领域的工程问题，也是流体传热传质的经典问题之一，具有重要的理论意义和工程应用背景。 目前研究多集中在各宏观参数对传热效果的影响方面，对流动过程和传热特性的研究尚浅，对于流体振荡流动结构与传热效果之间的联系几乎无人提及。申请者分别从数值模拟和实验研究两个方面入手，重点研究多相流的振荡流动结构与传热特性。从实验研究出发，建立流体流动可视化观测实验平台和流体振荡传热测量实验平台，进行振荡流体流动可视化和振荡流体瞬态传热测量实验研究，探明其中的影响规律及其机理因素；采用数值模拟的方法，对多相流振荡流动与传热过程进行仿真，结合理论研究和实验研究结果，提出了一种更适用于描述振荡流体湍流混合和动态冲击传热本质的数值计算模型，再进一步开展针对性的仿真方法研究。 本项目采用实验研究和数值计算相结合的方法，深入研究多相流的振荡流动和强化传热过程，探明多相流振荡流动结构与传热特性之间的联系，并结合理论研究提出一种适用于描述多相流振荡流动与传热过程的数值计算模型，为揭示多相流振荡强化传热的机理提供理论依据，为高强化活塞内冷油腔的设计改型等实际工程应用问题提供理论指导。

课题主要成果：

发表论文：

(1)朱海荣，耿泽伟，刘庆刚，等. 氢燃料内燃机NOx 排放特性及机理.河北科技大学学报，2017，38（12）：530-534

(2)朱海荣，刘庆刚，邓飞，等. 振荡作用下气液两相流的流动特性. 热能与动力工程，已录用.

(3)刘庆刚，耿泽伟，朱海荣. 水滴形活塞冷却油腔振荡传热数值模拟与优化. 机械设计与制造，已录用.

(4)刘庆刚，朱海荣，于新奇，等. 冷却油腔形状对发动机活塞振荡传热效果的影响.制造业自动化，已录用.

专利：

(1) 一种高精度恒温箱（专利号：201621225890.7，实用新型已授权）

(2) 一种用于两相流振荡实验的可视观察的实验平台（专利号：2017210688680，实用新型已授权）

(3) 一种高精度恒温箱（申请号：201611003982.5， 发明专利）

(4) 一种发动机润滑与活塞振荡冷却装置（申请号：2017104180685， 发明专利）