150柴油机活塞热负荷研究

发布时间：2023-12-27 18:26

　　随着科学技术的不断进步,汽车对发动机的质量、排放、动力、经济等方面的要求不断提高,内燃机逐渐向轻量化、高功率、低排放和低油耗的道路发展,活塞作为内燃机中非常关键的零部件,始终与高温燃气直接接触,承受着非常大的热负荷和机械负荷。较大的负荷容易导致活塞失效,有限元仿真计算活塞温度场和应力场分布是分析活塞失效的主要方式。本论文主要研究工作如下:1、确定活塞顶面边界条件及边界添加方法:利用三维仿真软件converge仿真得到活塞顶面与燃气之间的瞬时对流换热系数和瞬时温度,计算得到燃气综合平均换热系数和平均温度,采用映射的方式将平均换热边界条件加载到活塞顶面。应用傅里叶变换将瞬时边界条件与时间建立周期性的函数关系,然后将边界条件映射到活塞顶面。对理论上可以计算无限循环热载荷的离散数值加载方式进行了详细的理论分析和计算方法推导。2、确定活塞侧面边界条件:对于活塞侧面边界条件采用多层平壁导热公式计算火力岸、环区、裙部的换热系数,环境温度通过实验进行测量获得;对于内冷油腔的换热边界,采用经验公式和仿真并行的方式相互验证,修正内冷油腔的换热边界;对于活塞内腔与油雾的换热关系,通过经验公式计算得到,并根据...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中北大学学位论文35第4章活塞热负荷分析计算4.1活塞三维模型建立4.1.1实体模型本文研究机型为150四冲程直喷柴油机，热分析的重点研究部位是活塞。研究机型主要技术参数见表4.1。表4.1发动机主要技术参数参数名称参数缸径/（mm）150冲程/（mm）160最高燃气压力/（MP....

中北大学学位论文2由于活塞承受高温燃气的作用，人们为了提高活塞工作的可靠性从材料入手寻找具有高强度和刚度的材料，铸铁材料的强度和刚度都很高但是铸铁材料的密度较大导致活塞质量较大不能满足轻量化的设计要求。设计者优先选用了导热性强、密度小的材料铝合金材料，但是铝合金材料的膨胀系数较大....

中北大学学位论文41（c）y轴向热流量（d）z轴向热流量图4.8热流量分布热流密度是指模型单位时间内通过单位面积传递的热量，表征了模型的换热能力，热流密度的大小与模型温度大小密切相关。活塞整体热流量分布如图4.8（a）所示，热流量整体分布较为均匀，强制喷油冷却喷射的机油带走大量的....

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 活塞失效形式
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 研究内容及技术路线
    1.5 本章小结
第2章 活塞热负荷研究理论
    2.1 传热基本理论
    2.2 有限元壁面换热理论分析
    2.3 差分格式数值解的稳定性
    2.4 本章小结
第3章 边界条件计算
    3.1 换热边界条件
        3.1.1 活塞顶面换热边界条件
        3.1.2 活塞侧面换热系数计算
        3.1.3 活塞内腔热边界条件
        3.1.4 活塞内冷油腔的换热系数
    3.2 瞬态温度计算方法
        3.2.1 周期性傅里叶变换
        3.2.2 顶面换热边界条件添加方法与简化
    3.3 本章小结
第4章 活塞热负荷分析计算
    4.1 活塞三维模型建立
        4.1.1 实体模型
        4.1.2 有限元网格模型
    4.2 稳态温度场分析计算
    4.3 瞬态温度场分析计算
        4.3.1 瞬态温度场历程计算
        4.3.2 活塞顶面温度波动计算
    4.4 本章小结
第5章 活塞热机耦合计算
    5.1 热应力产生机理
    5.2 压缩工况
        5.2.1 活塞热负荷作用下热应力与热应变分析
        5.2.2 往复惯性力和气体压力作用下的应力与应变
    5.3 活塞热机耦合分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 存在问题与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目
致谢



本文编号：3875557