基于表面粗糙度修正的冷却风扇数值模拟方法研究

为了进一步提高冷却风扇多重参考坐标系(MRF)模型的数值模拟精度,结合壁面函数进行粗糙度修正,并分析MRF模型的影响因素。首先,以黏性底层中第一层网格离壁面的无因次速度u~+与距离y~+相等为依据,得到粗糙度常数、粗糙度高度与y~+之间的代数关系;根据实际壁面类型,得到修正后的y~+值与第一层网格高度,将其带入标准壁面函数进行近壁面修正。最后,以某型号冷却风扇为例,研究湍流模型、网格数量、表面粗糙度修正等因素对风扇数值模拟结果的影响。结果表明,模型可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动,更适合风扇的旋转流动,对风扇等旋转机械的模拟具有更高的准确性;过密的网格数量会使得计算结果出现波动;表面粗糙度修正改善了性能曲线上的一些畸点,在风扇常用工况范围内,使得试验值与仿真值的偏差由5%降低到修正后的3%以内。     

基于流固耦合模型的高功率密度内燃机缸内传热模型

针对传统半经验公式不适用于高功率密度内燃机传热边界加载的问题,以WOSCHNI公式为基础,结合整机流固耦合数值计算方法,提出适用于高热流密度内燃机缸内传热的半经验公式。以某单缸试验机型为例,建立缸盖-缸体三维稳态耦合仿真系统,采用Fluent软件进行数值求解,并将该结果与整机测温试验结果进行对比。研究结果表明:在高功率密度样机的外特性曲线上,4个工况下仿真与试验结果的相对误差均在5%以内。因此,本文提出的半经验公式与建立的流固耦合模型能够较好地模拟内燃机稳态传热。