本文關(guān)鍵詞：大功率特種柴油機(jī)改進(jìn)中關(guān)鍵部件的熱負(fù)荷分析研究

  更多相關(guān)文章： 熱負(fù)荷 耦合分離解法 直接耦合式解法 冷卻水參數(shù) 排氣背壓 吸氣真空度

【摘要】：本文以陸用大功率高速柴油機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目為背景,項(xiàng)目的目標(biāo)是將該柴油機(jī)改進(jìn)為船用大功率特種柴油機(jī)。熱負(fù)荷是決定改進(jìn)設(shè)計(jì)成功與否的重要因素之一,對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行熱負(fù)荷評(píng)估并以此為依據(jù)評(píng)定柴油機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性,是項(xiàng)目必不可少的工作內(nèi)容之一。本文以柴油機(jī)缸蓋、缸套為研究對(duì)象。首先通過(guò)應(yīng)用Ansys Fluent以及Workbench軟件,采用常規(guī)的FEA計(jì)算方法對(duì)缸套熱負(fù)荷進(jìn)行了分析,并采用耦合分離解法實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)缸蓋的對(duì)流—導(dǎo)熱單向耦合仿真分析,得到了額定工況下柴油機(jī)關(guān)鍵部件的溫度場(chǎng)以及缸蓋火力面的換熱系數(shù)的分布情況。并且將火力面的換熱系數(shù)的分布作為之后計(jì)算的輸入,將缸蓋以及缸套的溫度場(chǎng)作為熱負(fù)荷高低的判據(jù)。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用直接耦合式解法,對(duì)運(yùn)行于不同冷卻水流量、冷卻水入口溫度工況下的原機(jī)缸蓋進(jìn)行了熱負(fù)荷仿真計(jì)算,分析冷卻水參數(shù)對(duì)于缸蓋熱負(fù)荷的影響情況。最后,以之前的計(jì)算方法以及缸蓋火力面的換熱系數(shù)的分布情況為基礎(chǔ),針對(duì)重新匹配渦輪、排氣管道后,運(yùn)行于項(xiàng)目要求工況下的改進(jìn)機(jī)型,對(duì)其缸套和缸蓋進(jìn)行熱負(fù)荷評(píng)估,以評(píng)定柴油機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性,并對(duì)熱負(fù)荷評(píng)估的方法進(jìn)行總結(jié)。經(jīng)過(guò)以上一系列研究工作,具體得到以下結(jié)論:1.耦合分離解法與直接耦合解法都具有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn),應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況的不同選擇合適的方法;在計(jì)算的初始階段,考慮到仿真計(jì)算的可控性,推薦使用耦合分離解法來(lái)分析柴油機(jī)關(guān)鍵部件的熱負(fù)荷情況。2.額定工況下,原機(jī)缸套、缸蓋的熱負(fù)荷臨界溫度,皆低于缸套、缸蓋的熱負(fù)荷臨界溫度值,并且最大熱應(yīng)力也低于材料的抗拉強(qiáng)度極限。因此,原機(jī)缸蓋、缸套的熱負(fù)荷處于合理的水平。3.在不考慮沸騰的前提下,提升冷卻水流量以及降低冷卻水入口溫度都可以降低缸蓋的溫度水平,但是兩種方式都需要考慮:提升冷卻水流量會(huì)導(dǎo)致冷卻水流動(dòng)損失增大,降低冷卻水入口溫度會(huì)增大缸蓋的熱應(yīng)力。因此,在設(shè)計(jì)、改進(jìn)柴油機(jī)的冷卻水系統(tǒng)時(shí),需要全面考慮多方面的因素。4.在其他工況參數(shù)不變的情況下,提升柴油機(jī)的排氣背壓或者升高柴油機(jī)的吸氣真空度,都會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)火力面的平均溫度升高,并導(dǎo)致缸蓋、缸套的熱負(fù)荷水平明顯升高。5.經(jīng)過(guò)對(duì)柴油機(jī)燃燒室主要部件缸蓋、缸套的熱負(fù)荷評(píng)估分析,表明柴油機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)是合理的。
【關(guān)鍵詞】：熱負(fù)荷 耦合分離解法 直接耦合式解法 冷卻水參數(shù) 排氣背壓 吸氣真空度
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-24
• 1.1 船用柴油機(jī)的基本現(xiàn)狀及發(fā)展方向9-11
• 1.2 大功率特種柴油機(jī)熱負(fù)荷概述11-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)熱負(fù)荷問(wèn)題的研究現(xiàn)狀13-21
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容21
• 1.5 論文研究思路21-22
• 1.6 論文研究方法22-23
• 1.7 本章小結(jié)23-24
• 第二章 船用大功率柴油機(jī)關(guān)鍵部件熱負(fù)荷仿真模型的建立24-35
• 2.1 仿真建模的理論基礎(chǔ)24-31
• 2.2 船用大功率柴油機(jī)關(guān)鍵部件幾何模型的建立31-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 原機(jī)額定工況下缸套的熱負(fù)荷計(jì)算35-42
• 3.1 缸套FEA計(jì)算的邊界條件35-37
• 3.2 缸套溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果分析37-38
• 3.3 額定工況下的硬度塞試驗(yàn)與仿真模型的校核驗(yàn)證38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 原機(jī)額定工況下柴油機(jī)缸蓋的熱負(fù)荷計(jì)算42-53
• 4.1 缸蓋冷卻水側(cè)的CFD計(jì)算42-44
• 4.2 固體域溫度場(chǎng)的計(jì)算44-47
• 4.3 計(jì)算結(jié)果以及分析47-51
• 4.4 仿真模型的試驗(yàn)驗(yàn)證51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 冷卻水參數(shù)對(duì)原機(jī)缸蓋熱負(fù)荷的影響53-66
• 5.1 不同冷卻水流量對(duì)于原機(jī)缸蓋熱負(fù)荷的影響53-61
• 5.2 不同冷卻水入.溫度對(duì)原機(jī)缸蓋熱負(fù)荷的影響61-64
• 5.3 本章小結(jié)：64-66
• 第六章 排氣背壓及吸氣真空度對(duì)改進(jìn)后柴油機(jī)關(guān)鍵部件熱負(fù)荷的影響分析66-77
• 6.1 不同排氣背壓以及吸氣真空度工況下火力面的邊界條件66-67
• 6.2 改進(jìn)后柴油機(jī)在最大排氣背壓與吸氣真空度工況下缸套的熱負(fù)荷評(píng)估67-69
• 6.3 不同排氣背壓工況下缸蓋熱負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果與分析69-73
• 6.4 吸氣真空度對(duì)缸蓋熱負(fù)荷的影響分析73-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 第七章 總結(jié)77-81
• 7.1 結(jié)論總結(jié)77
• 7.2 熱負(fù)荷評(píng)估方法總結(jié)77-79
• 7.3 展望79-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 夏春晶;劉玉鳳;閆明;孫志禮;;氣缸蓋蠕變-疲勞壽命預(yù)測(cè)[J];失效分析與預(yù)防;2008年01期

2 郭東波,曾勇;船用柴油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];船海工程;2003年02期

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本文編號(hào)：609788