海拔高度对柴油机活塞温度及热负荷影响的研究

发布时间：2021-06-18 07:29

　　平原地区正常工作的柴油机在高海拔地区经常出现活塞烧蚀故障。活塞作为柴油机的核心零件之一,不仅首当其冲地受到缸内高温高压燃气的直接冲击,还受到到缸内爆发压力和侧推力等产生的复杂机械载荷的作用,是柴油机在高海拔地区工作时最容易发生失效的零件。因此,研究活塞温度、热负荷及应力变形等随海拔高度的变化,探索活塞在哪些海拔高度工作时热负荷问题更加突出,对于高原工作的柴油机活塞的设计、改进和热负荷的控制具有十分重要的意义。本文利用自行研制的存储式活塞稳态温度测试系统,制定了活塞稳态温度测量试验方案,在可模拟变海拔高度大气条件的试验台架上对不同海拔高度（0m⁴500m）下的活塞稳态温度进行了测量,获取活塞稳态温度随海拔高度的变化规律。为获得更加全面的活塞温度场分布,建立了缸内过程和活塞固体传热的活塞温度场多场顺序耦合仿真模型,并以试验测量的测点温度值作标定,提高计算精度。为了分析不同海拔高度下的柴油机缸内传热性能对活塞热负荷的影响,进行了柴油机工作过程计算,这也为活塞温度场顺序耦合计算提供缸内三维燃烧的进排气口边界条件。最后,采用有限元分析软件计算了活塞热应力及热机耦合应力应变随... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究工作
2 变海拔下柴油机工作过程及缸内传热计算
    2.1 柴油机工作过程计算模型与方程
    2.2 计算模型的标定
    2.3 海拔高度对缸内传热参数的影响
    2.4 本章小结
3 变海拔下活塞测温试验研究
    3.1 试验装置介绍
    3.2 活塞温度试验测量方案
    3.3 活塞温度测量结果及分析
    3.4 本章小结
4 变海拔下活塞温度场模拟研究
    4.1 柴油机不同海拔下缸内三维计算
    4.2 活塞温度场耦合计算模型
    4.3 计算流程
    4.4 活塞温度计算与试验值对比
    4.5 活塞温度场仿真结果分析
    4.6 本章小结
5 海拔高度对活塞应力应变影响的研究
    5.1 计算模型
    5.2 载荷及边界条件设置
    5.3 活塞应力应变计算结果分析
    5.4 本章小结
6 全文工作总结及展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的主要论文及专利
附录2 攻读硕士学位期间参与的主要课题


【参考文献】：
期刊论文
[1]高原环境下油品对柴油机燃烧特性的影响研究[J]. 蔡忠周,张晓琴,王增全,李耀宗,李云广,黄云亮,王晓滕,张冬梅.  车用发动机. 2015(04)
[2]发动机活塞传热的无网格RKPM计算模型及应用[J]. 张建平,蒋炎坤,刘欣,万里平.  内燃机学报. 2013(01)
[3]高原环境对柴油机燃烧过程影响的仿真研究[J]. 高荣刚,李国岫,虞育松,李洪萌.  兵工学报. 2012(12)
[4]环境对大功率柴油机缸内喷雾、燃烧与传热的影响[J]. 郭猛超,王宪成,胡俊彪,孙志新.  车用发动机. 2012(05)
[5]高压共轨柴油机高海拔(低气压)燃烧特性[J]. 周广猛,刘瑞林,董素荣,李骏,王威,张众杰,戈非.  内燃机学报. 2012(03)
[6]富氧进气改善高原汽车发动机动力性和经济性研究[J]. 张永虎,熊云,刘晓,翟小敏.  汽车技术. 2011(03)
[7]柴油机活塞热负荷和机械负荷耦合研究[J]. 张俊红,何振鹏,张桂昌,马正颖,高宏阁,马梁.  内燃机学报. 2011(01)
[8]大功率柴油机缸内传热与热负荷分析研究[J]. 骆清国,冯建涛,刘红彬,龚正波,李强.  内燃机工程. 2010(06)
[9]柴油机活塞热机耦合三维有限元分析[J]. 郑百林,潘琼瑶,王锋,吴泓.  同济大学学报(自然科学版). 2006(11)
[10]内燃机活塞温度场测试的研究[J]. 谭泽飞,雷基林,李阳.  拖拉机与农用运输车. 2006(03)

博士论文
[1]高功率密度柴油机共轭传热基础问题研究[D]. 张宇.浙江大学 2013
[2]内燃机活塞机械疲劳损伤与可靠性研究[D]. 刘世英.山东大学 2007
[3]内燃机流固耦合传热问题数值仿真与应用研究[D]. 李迎.浙江大学 2006
[4]柴油机活塞热冲击问题的试验研究[D]. 谭建松.浙江大学 2005
[5]内燃机燃烧室多体耦合系统三维瞬态传热模拟及应用研究[D]. 刘志恩.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]YC6MK375N-30型CNG发动机活塞热—机耦合分析与疲劳寿命预测[D]. 田城.武汉理工大学 2013
[2]柴油机主要零部件的有限元分析与试验研究[D]. 夏倩.武汉理工大学 2006



本文编号：3236244