شبيه‌سازي انتقال حرارت از راهگاه آب موتور ملي EF7 با در نظر گرفتن پديده جوشش

Simulation of Heat Transfer in the Cooling Pas¬sages of the "EF7" Engine Considering Boiling Phenomenon

تخمين مناسب انتقال حرارت و توزيع دما در موتور به منظور بررسي تنش‌هاي حرارتي و محاسبه عملكرد موتور امري ضروري است و مستلزم شبيه‌سازي دقيق راهگاه خنك‌كاري مي‌باشد. عبور سيال با دماي خنك‌تر از دماي جوش در مجاورت ديواره گرم، باعث ايجاد پديده جوشش حبابي سرد مي‌گردد. صرف نظر نمودن از اين پديده در روند شبيه‌سازي، باعث ايجاد خطاي چشمگيري در محاسبه ضريب انتقال حرارت جابجايي ديواره مي‌شود. در اين مقاله تلاش شده است الگو‌هاي عددي براي شبيه‌سازي انتقال حرارت در راهگاه خنك‌كاري موتور احتراقي معرفي و عملكرد آنها بررسي شوند. سپس مشخص مي‌شود كه هر الگو با چه تقريبي و مناسب براي كداميك از مراحل طراحي موتور مي‌باشد. در اين مقاله به كمك تغييراتي در معادله تجربي Foster–Zuber، روش ضريب جابجايي پايه مطرح مي‌شود. انديشه مطرح شده در اين روش منجر به كاهش حجم محاسبات تعيين ضريب جابجايي و در نتيجه افزايش سرعت محاسبه انتقال حرارت و تنش مي‌گردد. از نقاط قوت اين الگو در نظر گرفتن اثر جوشش در ضريب جابجايي است. در نهايت نشان داده مي‌شود كه الگوي ارايه شده براي استفاده در مرحله طراحي دقيق، از دقت مناسبي برخوردار است. روش معرفي شده براي هندسه مجراي خنك‌كاري موتور ملي EF7 استفاده شده و ضريب جابجايي و نواحي جوشش جريان بدست آمده است.

Heat transfer in the engine should be simulated to have a good estimation of temperature distribution in the engine and therefore control thermal stresses and the engine performance. Heat transfer simulation is obtainable through accurate modeling of cooling passages of the engine. Subcooled boiling is usually oc¬curred in the cooling passages. Ignoring this phenomenon in the modeling procedure results in a consider¬able error in estimation of heat transfer coefficient at the wall. In the present study numerical models for simulation of heat transfer in cooling passages of combustion engines are introduced and evaluated. The models, appropriate for simulation of each stage, are then explained and their precision will be calculated. In this study the method of principal convective heat transfer is introduced by exerting some modifications on the empirical correlation of Foster-Zuber. The proposed method in this study results in a significant de¬crease in amount of calculations and therefore increases the rate of calculation of heat transfer and thermal stresses. One of the significance of this model is consideration of boiling effects in the heat transfer coef¬ficient The proposed model is employed for simulation of heat transfer in cooling passages of the UEF7" engine to calculate heat transfer coefficient and boiling zones and then proved to have a good precision.