非道路四气门高压共轨柴油机缸盖机械负荷与热负荷分析

发布时间：2022-02-14 15:13

　　以非道路四气门增压中冷柴油机为研究对象,通过台架试验测试了不同工况下缸盖火力面温度场及冷却水套进出水口流量、温度等参数,建立了准确的整机有限元模型与冷却水套流动CFD模型,对冷却水套流场及缸盖热负荷进行仿真分析,优化了水套结构。仿真分析结果表明,缸盖的高温区域主要集中在各缸火力面区域,两排气门之间的鼻梁区热负荷较高,最高温度为337.5℃;由于流动不均匀,缸盖水套壁面的换热系数分布不均匀,差值为62 172 W/（m²·K）;缸盖预紧工况、热载荷工况、爆发工况下最大等效应力分别为242.72,301.25,300.43 MPa,最大应变分别为0.047,0.439,0.458mm,对缸盖强度与刚度影响最大的是所承受的热载荷;对缸盖水套结构进行优化,优化后换热系数均值由8 906 W/（m²·K）升高到9 065 W/（m²·K）,且分布更加均匀,鼻梁区最高温度降低了9.12℃,各测点温度平均下降6～10℃;缸盖最大应力下降22.71 MPa,最大变形下降0.011 mm,优化效果显著。 

【文章来源】：机械设计. 2020,37(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
1 缸盖火力面温度场及冷却水流场测试
    1.1 试验设备
    1.2 试验方案
    1.3 试验结果分析
        1.3.1 缸盖温度场分析
        1.3.2 冷却水流场测试结果分析
2 模型建立及边界条件
    2.1 模型建立
    2.2 边界条件
        2.2.1 冷却水套CFD计算边界条件
        2.2.2 缸盖机械负荷与热负荷边界条件
3 结果分析
    3.1 汽缸盖冷却水套传热分析
    3.2 汽缸盖热负荷分析
        3.2.1 汽缸盖温度场仿真结果分析
        3.2.2 试验验证
    3.3 汽缸盖应力应变分析
        3.3.1 预紧工况下应力应变分析
        3.3.2 热载荷工况下应力应变分析
        3.3.3 爆发工况应力应变分析
        3.3.4 应力应变对比分析
4 优化分析
    4.1 优化后缸盖冷却水套传热分析
    4.2 优化前后缸盖温度场分析
    4.3 优化后缸盖应力应变分析
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率密度柴油机气缸盖热负荷分析与优化[J]. 刘震涛,陈思南,黄瑞,尹旭,俞小莉,魏志明,张全中.  浙江大学学报(工学版). 2015(08)
[2]某柴油机缸盖热负荷的流固耦合计算分析研究[J]. 刘鹏飞,李静芬,周炎,朱奎.  柴油机. 2015(04)
[3]基于流固耦合的国-Ⅴ柴油机缸盖稳态传热研究[J]. 方强,祖炳锋,徐玉梁,王振,刘捷,刘猛.  内燃机工程. 2014(06)
[4]柴油机气缸盖热负荷仿真分析[J]. 姚秀功,程颖,盖洪武.  车用发动机. 2013(01)
[5]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)
[6]柴油机机体-冷却水套流固耦合系统传热仿真[J]. 王唯栋,孙平,张锐,刘天将.  农业工程学报. 2010(07)
[7]车用柴油机气缸盖热负荷的改善[J]. 王兆文,黄荣华,成晓北,张志勇.  华中科技大学学报(自然科学版). 2008(08)
[8]柴油机活塞-缸套-冷却水系统固流耦合传热研究[J]. 陈红岩,李婷.  农业机械学报. 2006(05)
[9]六缸柴油机冷却系统流动与传热的数值模拟研究[J]. 白敏丽,吕继组,丁铁新.  内燃机学报. 2004(06)

硕士论文
[1]增压中冷柴油机热负荷分析[D]. 陈美园.昆明理工大学 2013



本文编号：3624789