氢已被确定为在多个领域的内燃机（ICE）应用中具有前景的脱碳燃料，包括重型公路和非公路、发电、海事等。氢内燃机可以实现高功率密度和非常低的尾气排放。然而，也存在挑战；设计用于气体燃料的系统需要具备特定的混合、燃烧速度和燃烧控制需求，这些需求可能与传统产品有所不同。

能够确定功率缸组件的热分布和温度对于ICE的设计和开发一直至关重要。SAE-2023-01-1675 提出了一种基于有限元分析的工具，并通过有限元和计算流体动力学方法的验证，将一台符合欧VI标准的重型柴油发动机转换为使用直接喷射氢气运行。在这项研究中，针对氢内燃机提出了更新的方法和调查，包括Woschni传热关联的适用性，CFD热壁函数的使用和修订的火焰速度模型。

Woschni关联对于氢建模的适用性一直是多个研究的主题。本文探讨了使用Hohenberg关联作为Woschni关联的替代方案，以研究两种不同关联对热通量、最大气缸压力和结构温度的影响。

此外，在这项研究中，通过结合Han-Reitz和统一壁面函数公式的新混合方法修改了3D CFD热壁面函数，以便在网格近壁分辨率差异较大的情况下提供准确的传热预测。

在先前的出版物中提出的考虑热扩散不稳定性对贫和超贫氢火焰层流火焰速度特性影响变化的新模型也被使用(SAE 2023-01-0197)。在本研究中，采用改进的制表方法克服了所谓的“冷边界问题”，这曾阻碍对高温高压下火焰特性的准确估计。

仿真结果与可用测量数据的选定子集进行了对比，这些数据来自先前的研究(SAE-2023-01-1675)，涵盖了广泛的发动机转速、负载和燃料。

SAE 2023-01-0383\ 在SAE能源与推进会议暨展览，2025年10月14-15日上呈现。