发动机零部件热负荷仿真分析

发布时间：2017-04-18 14:15

  本文关键词：发动机零部件热负荷仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 近年来,发动机的强化程度不断提高,对于发动机主要零件的热负荷分析成为了发动机设计开发以及改进工作中的重要环节。有限元仿真分析方法是发动机零件热负荷分析的一种有效手段。本文就是利用有限元法对发动机零件进行了热负荷仿真分析。 本文是在某型号发动机的初期设计阶段对发动机的主要零件:活塞、气缸体以及气缸盖进行结构设计以及热负荷有限元仿真分析。本文首先根据参考机型资料以及相关发动机设计资料,设计了活塞、气缸体与缸盖的结构,结构设计过程采用参数化造型设计软件Pro/E。 本文根据相关研究得到的经验公式与经验数据,同时结合拟开发发动机的设计目标参数确定分析边界条件。本文使用大型通用有限元分析软件ANSYS进行网格划分及热负荷有限元分析,分析得到各零件的热负荷分布情况。 本文对活塞进行了燃气换热系数、燃气平均温度等影响因素对热负荷的影响分析,并且结合活塞温度负荷较高的实际情况,分析了内腔冷却对活塞热负荷的影响。对气缸体针对实际使用情况,进行了在地面、高空等各种使用环境下的热负荷情况分析,同时也分析了坏境温度、燃气平均温度与空气换热系数对气缸体热负荷的影响。根据气缸盖热负荷情况设计了不同的气缸盖结构,分析了相应结构的热负荷情况,对两种气缸盖结构方案分别进行了环境温度、燃气平均温度以及底板结构变化对热负荷影响的计算分析。 通过计算分析,得到活塞、气缸体、气缸盖的基本热负荷分布情况。同时得到燃气换热系数、燃气平均温度等换热影响因素对活塞、气缸体、气缸盖的影响程度。分析得出了气缸盖底板结构变化对气缸盖热负荷影响的程度。
【关键词】：热负荷 有限元方法 活塞 气缸体 气缸盖
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK403
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 发动机热负荷有限元分析研究概况11-14
• 1.3 选题意义与论文主要研究内容14-16
• 1.3.1 论文选题背景与意义14-15
• 1.3.2 论文主要研究工作15-16
• 2 发动机热负荷有限元分析理论与课题方法概述16-29
• 2.1 传热问题基本理论16-21
• 2.1.1 导热微分方程16-17
• 2.1.2 导热问题定解条件17
• 2.1.3 发动机热负荷分析中边界条件确定17-21
• 2.2 热弹性分析基本理论21-23
• 2.2.1 基本方程21-23
• 2.2.2 边界条件23
• 2.3 热负荷分析有限元方法理论23-26
• 2.3.1 有限元方法概述23-24
• 2.3.2 热传导方程求解的有限元法24-25
• 2.3.3 应力方程求解的有限元法25-26
• 2.4 课题研究方法概述26-29
• 2.4.1 材料选取与建模软件介绍26
• 2.4.2 分析软件介绍26-28
• 2.4.3 单元确定与网格剖分28
• 2.4.4 分析方法28-29
• 3 活塞热负荷分析29-53
• 3.1 活塞结构设计与基本热负荷分析29-35
• 3.1.1 模型设计29-30
• 3.1.2 网格划分30-32
• 3.1.3 边界条件确定与加载32
• 3.1.4 初步热负荷分析结果32-35
• 3.2 空气流动对活塞热负荷影响35-41
• 3.2.1 边界条件确定35-36
• 3.2.2 分析结果对比分析36-41
• 3.3 内部燃气平均温度变化对活塞热负荷影响41-45
• 3.3.1 边界条件确定41
• 3.3.2 结果对比分析41-45
• 3.4 内部燃气换热系数对活塞热负荷影响45-49
• 3.4.1 边界条件确定45
• 3.4.2 结果对比分析45-49
• 3.5 采用喷油冷却后活塞热负荷情况49-51
• 3.5.1 边界条件确定49
• 3.5.2 分析结果49-51
• 3.6 活塞热负荷分析总结51-53
• 4 气缸体热负荷分析53-73
• 4.1 气缸体结构设计与初步热负荷分析53-57
• 4.1.1 模型设计53-54
• 4.1.2 网格剖分54-55
• 4.1.3 边界条件确定55
• 4.1.4 气缸体热负荷分析结果55-57
• 4.2 高空环境下热应力分布分析57-58
• 4.2.1 边界条件确定57
• 4.2.2 分析结果57-58
• 4.3 空气换热系数对气缸体热负荷影响58-63
• 4.3.1 边界条件确定58-59
• 4.3.2 分析结果59-63
• 4.4 环境温度变化对气缸体热负荷影响63-68
• 4.4.1 极限环境温度热负荷分析63-66
• 4.4.2 仅环境温度变化对气缸体热负荷影响分析66-68
• 4.5 内部燃气平均温度对气缸体热负荷影响68-71
• 4.5.1 边界条件确定68-69
• 4.5.2 分析结果69-71
• 4.6 气缸体热负荷分析总结71-73
• 5 气缸盖热负荷分析73-102
• 5.1 初步设计方案及其热负荷分析73-80
• 5.1.1 结构设计73-74
• 5.1.2 有限元网格划分74-76
• 5.1.3 边界条件确定76-77
• 5.1.4 分析结果77-80
• 5.2 改动结构方案设计与热负荷分析80-85
• 5.2.1 结构设计80-81
• 5.2.2 网格划分81-82
• 5.2.3 有限元热负荷分析82-85
• 5.3 换热因素对热负荷影响分析85-95
• 5.3.1 外部环境温度影响分析85-90
• 5.3.2 内部燃气平均温度影响分析90-95
• 5.4 结构因素对热负荷影响分析95-101
• 5.5 气缸盖热负荷分析总结101-102
• 6 全文总结与工作展望102-104
• 6.1 全文总结102-103
• 6.2 工作展望103-104
• 参考文献104-107
• 学位论文数据集107

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董健,李列兵,韩魁;活塞热负荷三维子结构有限元分析及试验研究[J];内燃机学报;1993年02期

2 袁鹏;高晟耀;;对置式凸轮发动机活塞热分析[J];鱼雷技术;2009年02期

3 王胜兵;;奇型抛物问题的有限元误差估计[J];海军工程大学学报;1991年04期

4 刘文杰;冯文琴;;线弹性结构随机响应分析的实用方法[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);1992年01期

5 黄晨光;段祝平;;砂漏控制算法的改进及对高速冲击问题的应用[J];爆炸与冲击;1997年01期

6 车洪艳,乔及森,陈剑虹;铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下力学行为研究[J];兰州理工大学学报;2005年04期

7 马昌凤;多媒质中低频电磁问题A-φ方法的有限元分析[J];工程数学学报;2005年05期

8 夏磊,姚振强;磁悬浮列车车辆夹层机械结构模态分析[J];机械设计与研究;2005年04期

9 楼铁炯;项贻强;郭乙木;;预应力混凝土平面杆系结构的有限元方法[J];计算力学学报;2005年06期

10 张辉;董蜀湘;张淑仪;王天华;张仲宁;范理;;1mm压电陶瓷管式微型超声马达研究[J];自然科学进展;2005年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 葛军;丁龙章;陈水福;;预应力混凝土框架计算的整体有限元方法[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年

2 李高潮;;浅谈地铁列车热负荷及计算[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C];1998年

3 徐华;马瑞芳;陈建明;贾培发;;几种典型单元剖分结果的绘制方法在复合动力学环境可视化仿真(CDE-VSIM)系统中的应用[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1999年

4 朱菊芬;牛海英;季文峰;;参考面单元模式及其在分层梁振动分析中的应用[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

5 吴永前;吴时彬;伍凡;;大型轻质反射镜加工支撑状态的有限元分析研究[A];现代光学制造技术论文集[C];2002年

6 徐红艳;陆燕;李忠;;地球同步轨道辐射制冷器热分析[A];上海市制冷学会2005年学术年会论文集[C];2005年

7 罗承刚;;CZ14型压电加速度传感器机电耦合仿真分析[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年

8 刘欣;;单位分解有限元方法求解应力强度因子[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2006（11）卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第11届学术研讨会论文集[C];2006年

9 殷有泉;吴向军;刁建快;蒋阗;单文文;;水力压裂支撑裂缝对储层应力场的影响和重复压裂产生新缝的可能性[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

10 刘学晨;陆伟东;刘伟庆;周石磊;;门前设置聚氨酯泡沫塑料对防护门抗爆性能影响的数值分析[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 传宝 苏勇 丁洁;世界顶级常规热连轧生产线投产创佳绩[N];太原日报;2006年

2 记者　 李倩;热负荷延缓燃气灶具标准出台[N];中国电子报;2006年

3 张良城 司马文景;马钢新区2250热轧工程进入热负荷调试阶段[N];世界金属导报;2007年

4 安世亚太 雷先华;某型战机RCS计算简报[N];中国航空报;2005年

5 苏菲;家用燃气灶具新国标出台[N];经理日报;2007年

6 记者 张少东 苏勇 李国强;太钢2250毫米热轧工程全线热试成功[N];中国冶金报;2006年

7 首席记者 崔晓农;太钢2250mm热轧生产线全线热负荷过钢一次成功[N];山西经济日报;2006年

8 记者　 齐作权 通讯员　 黄传宝 苏勇;太钢2250mm热轧生产线热负荷过钢一次成功[N];山西日报;2006年

9 本报记者 李燕京;新标准引发燃气灶市场争夺战[N];中国消费者报;2007年

10 刘琦　刘洪宇（编译 刘琦）;为下一代数据中心设计自适应冷却系统[N];中国计算机报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵亚平;钢筋混凝土梁损伤诊断的振动模态分析方法[D];中国农业大学;2005年

2 陈锦江;轴承数字化设计及其在高速陶瓷球轴承结构设计中的应用[D];天津大学;2004年

3 苏哈布;开孔钢板剪力键的性能研究[D];同济大学;2007年

4 刘梅林;节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D];南京航空航天大学;2011年

5 胡姝芳;哈密顿系统有限元方法的长时间性质研究[D];湖南师范大学;2012年

6 杨军征;有限体积—有限元方法在油藏数值模拟中的原理和应用[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2011年

7 赵国忠;变分迭代方法及Lagrange坐标系下的间断有限元方法研究[D];中国工程物理研究院;2011年

8 易利军;非齐次Dirichlet边值问题的h-p型有限元方法[D];上海师范大学;2010年

9 赵海滨;我国上市公司可转换债券定价研究[D];华中科技大学;2004年

10 赵荣国;楔环连接结构静力接触行为与动力学特性研究[D];中国工程物理研究院;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈运鑫;小型超导磁体的电流引线及脉管制冷机研究[D];浙江大学;2007年

2 寇志起;用有限元方法计算向列相液晶盒中的指向矢分布[D];河北工业大学;2002年

3 邢帆;小比例掺量纳米粒子及氧化锌晶须对PP-R树脂力学改性研究[D];西南交通大学;2005年

4 李健;连续刚构桥梁施工控制静力分析及程序设计[D];昆明理工大学;2005年

5 龚安栋;卫星太阳能帆板的有限元分析[D];国防科学技术大学;2004年

6 常春影;门式起重机结构动态特性分析[D];大连理工大学;2006年

7 胡芳芳;纤维（FRP）约束混凝土柱力学性能研究[D];长安大学;2005年

8 黄锰钢;一个新型的抛物线索单元及其验证[D];福州大学;2006年

9 李朝红;CS板式结构建筑温度效应研究[D];天津大学;2004年

10 王家主;长大纵坡沥青路面材料组成设计与性能研究[D];武汉理工大学;2006年

  本文关键词：发动机零部件热负荷仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：315092