活塞振荡油腔换热边界条件的试验研究

发布时间：2017-09-12 13:13

  本文关键词：活塞振荡油腔换热边界条件的试验研究

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【摘要】：柴油机工作过程中,工作环境最恶劣、工作条件最严酷的零部件之一就是在气缸里进行往复运动的活塞。柴油机的工作可靠性与使用耐久性,在很大程度上受限于活塞的工作情况。活塞的工作温度很高,并在很高的机械负荷下高速滑动,同时润滑不良,这决定了它遭受强烈的磨损,并且可能产生滑动表面的拉毛、烧伤等故障。实践经验证明,活塞的寿命决定了柴油机的修理间隔。在大功率强化柴油机中,活塞的热负荷往往限制了柴油机的强化潜力,对活塞进行精确的热损伤分析是柴油机设计、强化过程中必不可少的一个环节。开展柴油机活塞热损伤研究的工作过程中,准确评估其热状态是进行热损伤设计的基础,如何对活塞振荡冷却油腔换热边界条件精确确定,成为制约柴油机活塞热状态确定的关键问题和技术难点。采用仿真方法计算活塞热负荷,由于缺少必要的试验评价手段,拟利用活塞振荡冷却油腔试验台开展活塞振荡油腔流-固-热耦合边界条件的验证。本文首先通过搭建活塞振荡冷却油腔试验台,测量活塞相关部位的温度值以及活塞振荡油腔的有效流量；然后对活塞振荡油腔进行喷油冷却CFD计算,通过活塞振荡油腔的有效流量对仿真模型进行准确性验证,得到振荡油腔换热边界条件；对活塞顶部进行热风流动仿真计算,得到活塞顶部换热边界条件；最后通过经验公式对活塞裙部、活塞环等部位的换热系数进行设定,求解活塞温度场,通过仿真结果与实验结果的对比,验证活塞振荡冷却油腔换热边界条件的准确性,最终解决活塞热状态分析过程中的振荡油腔换热边界条件设定难题。另外,本文不仅通过活塞振荡冷却油腔试验台解决了活塞振荡油腔流-固-热耦合分析过程中振荡油腔换热边界条件设定难题,而且在搭建试验台方面同样提出了几个创新点。一是设计双连杆热电偶测温机构,可以对高速运动的活塞进行温度的测量,并且可以保证热电偶长期有效的进行工作而引线不会折断。二是在单缸柴油机的基础上搭建活塞振荡冷却油腔试验台,简单而有效地解决了传统试验台的动平衡问题,并且更换了带振荡油腔的不同缸径的活塞,在单缸机内部有限的空间内准确而方便的安装了喷油嘴。
【关键词】：活塞 振荡油腔 换热边界条件 温度场
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题背景与研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 活塞温度场有限元计算12-13
• 1.2.2 活塞温度测量方法13-15
• 1.3 课题主要研究内容15-17
• 第二章 活塞振荡油腔传热试验台17-31
• 2.1 试验台的设计方案17
• 2.2 试验台主要试验装置17-27
• 2.2.1 驱动系统18-20
• 2.2.2 双连杆测温机构20-21
• 2.2.3 泵站与喷油嘴21-23
• 2.2.4 活塞顶部加热模块23-26
• 2.2.5 活塞温度测点的布置26-27
• 2.3 试验过程与试验结果27-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 活塞喷油冷却CFD仿真计算31-45
• 3.1 不同参数对计算结果准确性的影响31-40
• 3.2 活塞喷油冷却CFD计算与结果分析40-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第四章 活塞温度场有限元计算45-57
• 4.1 有限元网格45-47
• 4.2 换热边界条件47-52
• 4.3 活塞温度场分析52-54
• 4.4 本章小结54-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 附件64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吴义民;赵旭东;刘小斌;;重型车用柴油机活塞冷却油腔研究[J];柴油机;2009年06期

2 聂建军,杜发荣,袁峰,张海英,范小彬;柴油机活塞和连杆运动的有限元分析[J];拖拉机与农用运输车;2002年06期

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本文编号：837413