شبيه‌ سازي انتقال حرارت با در نظر گرفتن پديده جوشش در موتور ملي به روش حل هم‌زمان انتقال حرارت جامد و سيال و بررسي اثر خنك‌ كاري دقيق بر انتقال حرارت

Simulation of heat transfer with considering boiling phenomena in national engine by conjugate solution of heat transfer and investigation the effect of the precision cooling

انتقال حرارت يكي از مسائل مهم در طراحي موتورهاي احتراق داخلي است، زيرا انتقال حرارت بر عملكرد، بازده و آلاينده­هاي موتور تأثير مستقيم دارد. بررسي انتقال حرارت در موتور احتراق داخلي نياز به در نظر گرفتن پديده جوشش راهگاه آب موتور است زيرا جوشش مادون سرد در نقاط داغ مي‌تواند ميزان انتقال حرارت را افزايش دهد. در كار حاضر شبيه­سازي حرارتي همزمان راهگاه آب موتور، بلوك و سرسيلندر با استفاده از نرم افزار AVL-Fire انجام شده است. ابتدا اعتبارسنجي با استفاده از نتايج آزمايشگاهي جوشش در راهگاه استوانه­اي و بكارگيري دو رابطه BDL و Chen انجام شده است. نتايج نشان داد كه در دماي كاري موتور نتايج دو رابطه مشابه يكديگر است، اما رابطه چن كمي به نتايج تجربي نزديك‌تر است از اين رو روش چن براي شبيه­سازي ديناميك سيالات محاسباتي موتور ملي استفاده شده است. نتايج سرعت، فشار و ضريب انتقال حرارت جابجايي در راهگاه آب و توزيع دما در بلوك و سرسيلندر نشان داده شده است. در انتها اثر خنك­كاري دقيق با تغيير هندسه در اطراف دريچه هاي دود و شمع، روي توزيع دما در راهگاه آب، بلوك و سرسيلندر بررسي شده است.

Heat transfer is one of an important issue in the design of internal combustion engines, because it has a direct influence on performance, efficiency and emissions of the engine. Investigation of heat transfer in IC engines needs consider to boiling phenomena in water jacket, because sub-cooled boiling in hot spot of engine increases heat transfer rate. In this paper, coupled heat-transfer simulation of cooling jacket, block and cylinder head with AVL-Fire software was carried out. First, validation with experimental data of boiling in cylindrical passage using two correlations BDL and Chen was down, which results showed in operating temperature of an engine two correlations have similar results, but Chen correlation has better results. Therefore, Chen correlation for computational fluid dynamics of national engine was used. Results of velocity, pressure and heat transfer coefficient in water jacket and temperature distribution in block and cylinder head were achieved. Finally, effect of precise cooling with geometry modification near exhaust valve seat and spark plug, on temperature distribution in water jacket, block and cylinder head have been investigated.