为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸盖材料及冷却液的沸腾传热模型。将修正后的沸腾传热模型嵌入STAR-CCM+软件进行仿真验证,结果表明,仿真所得壁面热流密度与试验结果的误差均小于5%。利用该模型建立缸体缸盖固体导热及冷却水腔沸腾换热耦合传热系统,仿真和试验结果表明:沸腾传热可有效提高缸盖与冷却液间的传热效率,该沸腾传热模型能更准确地预测缸盖温度分布。

有效的热变形仿真分析是机床热平衡设计以及热误差补偿的基础。为了提高热变形仿真的精度通过优化发热量等计算方法以及合理设计分析流程基于 ANSYS Workbench对超硬车数控车床液体静压主轴箱系统进行热特性仿真分析以及温升测试试验。热特性仿真与测试试验结果表明:温度场仿真与试验结果误差在 5%以内保证了热变形仿真的有效性。由变形仿真分析知:主轴 3个方向上的热变形及主轴前端最大变形为 5μm为热误差补偿提供理论基础。由试验结果得到了同一转速下各热源处温升随时间的变化曲线为合理预热、提高加工精度提供理论基础。