شبیه‌سازی انتقال حرارت با فرض پدیده جوشش در راهگاه آب موتور ملی پرخوران

نویسندگان

چکیده

انتقال حرارت تأثیر مهمی بر طراحی مفهومی و جزئیات طراحی سامانه خنک‌کاری موتور احتراق داخلی و عملکرد آن دارد. در بحث طراحی نحوه انتقال حرارت نقاط داغ بستار، یکی از راه‌ها گذر هوشمندانه از جریان تک حالت جابجایی به جوشش مادون سرد است. بدین منظور لازم است تا جزییات جریان و انتقال حرارت در محدوده وسیعی از کارکرد موتور دانسته شوند. راهکار مؤثر برای تحلیل حرارتی موتورهای احتراق داخلی، شبیه سازی آنها با روش دینامیک سیالات محاسباتی به همراه شبیه‌سازی جوشش است. در این مقاله راهگاه‌های سیال خنک‌کننده موتور ملی پرخوران با نرم‌افزار AVL-FIRE برای بررسی اثرات جوشش شبیه‌سازی شد. اعتبارسنجی شبیه‌سازی با مقایسه نتایج دو شبیه‌سازی رایج چن و BDL با نتایج تجربی جوشش مادون سرد داخل مجرای افقی انجام شد. این مقایسه نشان می‌دهد که شبیه سازی چن تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد. لذا جوشش تک حالت در راهگاه آب موتور با روش چن شبیه‌سازی شد. نتایج این قسمت ارائه کمیت‌های فشار، سرعت و ضریب انتقال حرارت (با و بدون فرض جوشش) در شبیه‌سازی است. نتایج قبل نشان می‌دهند که ضریب انتقال حرارت با در نظرگرفتن جوشش در نقاط بحرانی موتور بشدت افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of heat transfer considering boiling phenomenon in cooling passage of turbo-charged national engine

نویسندگان [English]

  • R. Hemmat Khanlou
  • A. Mohammadi
  • S.A. Jazayeri
  • M. Yaghoubi
چکیده [English]

Heat transfer plays an important role in the conceptual and the detailed design of cooling systems in internal combustion (IC) engines and has considerable influences over its operational performance. The demand for higher possible heat transfer rates has led to use a controlled transition from a single-phase convection to a sub-cooled boiling flow in hot regions, through the cylinder head. In order to achieve controlled boiling over a wide range of operating conditions, detailed flow and heat transfer analysis are essential. The computational fluid dynamic (CFD) simulation, incorporating the boiling model, is an effective approach for the thermal analysis of IC engines. In this paper, the water jacket of the national turbo-charged engine was simulated with the AVL-FIRE software to consider effects of boiling phenomena in the water jacket. For the validation of calculated results was performed through a test validation in a horizontal heated duct with two models, Chen and BDL models. It showed that the Chen boiling model was in better satisfactory with experimental data than the BDL model under the same conditions and could be used for calculating the boiling heat transfer in cooling passages of the engine. Contours of the pressure, the velocity, the heat transfer coefficient were demonstrated with and without consideration of boiling. Results showed that when boiling occurs, the heat transfer coefficient was significantly enhanced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Jacket
  • Sub-cooled boiling
  • National turbocharged engine
  • Heat transfer coefficient
  • Simulation