本文建立了空心充钠气门振荡传热特性与热应力数值耦合分析模型,对头部锥角从0°到30°范围内取不同角度时的空心充钠气门腔体内部液态钠和空气两相流的振荡传热特性进行了模拟分析,并通过流动性实验对空心充钠气门腔体内部液态钠的振荡运动状态进行了验证。其次,将流体分析计算得到的腔体中液态钠的温度场耦合到所建模型中空心气门实体腔体内壁上,研究分析了由腔体中流体振荡温度场引起的热应力,实现流固耦合热应力分析。研究成果如下:(1)建立了发动机空心充钠气门流固耦合数值分析模型,利用商用数值分析软件的用户自定义函数接口编程,对所建立的分析模型施加了往复运动和交变温度边界条件,对空心气门腔体内的流体振荡传热进行了分析,然后对流体界面温度耦合到空心气门腔体内表面引起的热应力进行了分析计算,该方法能够较好地实现从流场到固体结构的分析。(2)研究了腔体结构头部锥角对空心充钠气门振荡传热特性的影响规律。对于所研究的空心气门,腔体头部锥角在20°以内时,腔体内部的液态钠可保持良好的振荡传热特性;在15°左右存在一个获得最佳振荡传热值;超过25°后,腔体内液态钠的振荡传热作用减小。(3)利用所建立的模型,计算得出由空心气门腔体内部温度引起的气门热应力分布状态,以及空心气门的最大热应力主要出现的位置:盘部锥面结束处和气门腔体内大端圆角处。