近年來,由于船用柴油機向著高功率密度和高效率的趨勢發(fā)展,活塞的熱負(fù)荷急劇增加。大多數(shù)活塞均采用振蕩冷卻方式,以降低活塞的熱負(fù)荷,所以本文主要對某型柴油機活塞振蕩冷卻進行研究。活塞油腔設(shè)計的是否合理,需要對油腔進行多方面的探討與研究。本文以某型柴油機活塞環(huán)形油腔為研究對象,首先利用Fluent對活塞環(huán)形油腔進行換熱特性研究以及其沿周向換熱特性進行研究,然后對影響油腔換熱系數(shù)的一些參數(shù),如轉(zhuǎn)速、噴油速度、湍流模型、傾斜角度等進行研究,最后通過對活塞和環(huán)形油腔進行流-固耦合傳熱分析,并對活塞進行應(yīng)力分析。主要研究內(nèi)容如下:(1)利用動網(wǎng)格和施加動量源的方法分別對環(huán)形油腔機油流動形態(tài)進行仿真研究,驗證施加動量源方法的正確性;采用施加動量源方法對活塞油腔壁面四個區(qū)域及四個壁面的周向18個區(qū)域的換熱特性進行研究,分析其變化規(guī)律得出環(huán)形油腔換熱特性沿周向的變化趨勢及特點,并對振蕩冷卻油腔帶走的熱量變化進行了研究,得出機油進出口所帶走熱量的比例。(2)采用加載UDF動量源的方法,分析活塞環(huán)形油腔在不同湍流模型、轉(zhuǎn)速、噴油速度及活塞傾斜角等因素的影響下,油腔四個區(qū)域的壁面換熱系數(shù)的變化規(guī)律,并對不同轉(zhuǎn)速...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 活塞冷卻方式研究
        1.2.1 自由噴射冷卻
        1.2.2 循環(huán)冷卻
        1.2.3 振蕩冷卻
    1.3 國內(nèi)外活塞冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 活塞冷卻技術(shù)實驗部分研究現(xiàn)狀
        1.3.2 活塞冷卻技術(shù)仿真部分研究現(xiàn)狀
    1.4 流-固-熱耦合研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值方法理論
    2.1 引言
    2.2 CFD流體計算的控制方程
        2.2.1 連續(xù)性方程
        2.2.2 動量方程
        2.2.3 能量方程
    2.3 湍流模型
        2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)K-ε模型
        2.3.2 RNGK-ε模型
        2.3.3 RealiableK-ε模型
        2.3.4 SSTK-ω模型
    2.4 活塞強度分析理論
        2.4.1 熱彈性物理方程
        2.4.2 虛功原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 活塞油腔機油流動及換熱特性數(shù)值研究
    3.1 引言
    3.2 兩相流數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.1 兩相流模型
        3.2.2 加載UDF動量源模擬活塞往復(fù)運動
        3.2.3 動網(wǎng)格技術(shù)模擬活塞往復(fù)運動
    3.3 活塞油腔機油流動形態(tài)及換熱研究
        3.3.1 活塞及油腔幾何模型
        3.3.2 活塞冷卻油腔的初始條件及邊界條件
        3.3.3 活塞冷卻油腔機油流動的仿真結(jié)果及分析
        3.3.4 活塞油腔換熱特性研究
    3.4 環(huán)形油腔周向換熱特性的研究
        3.4.1 油腔網(wǎng)格區(qū)域劃分及邊界條件
        3.4.2 環(huán)形油腔沿周向機油流動形態(tài)研究
        3.4.3 環(huán)形油腔周向換熱特性研究
        3.4.4 環(huán)形油腔所能帶走活塞的熱量
    3.5 本章小結(jié)
第4章 不同影響因素下油腔換熱特性研究
    4.1 引言
    4.2 不同湍流模型下環(huán)形油腔換熱特性研究
        4.2.1 計算模型及邊界條件
        4.2.2 不同湍流模型下油腔流場對比分析
        4.2.3 不同湍流模型下機油填充率
        4.2.4 不同湍流模型下油腔換熱特性對比分析
    4.3 不同噴油速度下對環(huán)形油腔換熱特性影響
        4.3.1 計算模型及邊界條件
        4.3.2 不同噴油速度下油腔壁面換熱特性研究
        4.3.3 不同噴油速度下機油填充率
        4.3.4 不同噴油速度下油腔的換熱效率
    4.4 不同轉(zhuǎn)速下環(huán)形油腔換熱特性研究
        4.4.1 計算模型及邊界條件
        4.4.2 不同轉(zhuǎn)速下油腔機油填充率
        4.4.3 不同轉(zhuǎn)速下油腔壁面換熱特性對比
        4.4.4 高轉(zhuǎn)速及不同噴油速度下油腔壁面換熱特性研究
    4.5 不同傾斜角下油腔換熱特性研究
        4.5.1 計算模型及邊界條件
        4.5.2 不同傾斜角下油腔換熱特性研究
        4.5.3 不同傾斜角下油腔換熱特性研究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 活塞流固熱耦合及熱機耦合分析
    5.1 引言
    5.2 流固熱耦合傳熱分析
        5.2.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分
        5.2.2 邊界條件
        5.2.3 活塞溫度場分析
        5.2.4 活塞表面溫度波動變化
    5.3 活塞應(yīng)力場分析
        5.3.1 荷載及邊界條件
        5.3.2 活塞熱應(yīng)力分析
        5.3.3 活塞機械應(yīng)力分析
        5.3.4 熱機耦合應(yīng)力分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄



本文編號：3771103