本文關(guān)鍵詞：缸蓋冷卻水腔局部結(jié)構(gòu)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響研究

  更多相關(guān)文章： 缸蓋 高周疲勞 流固耦合 熱機(jī)耦合 水套結(jié)構(gòu) 數(shù)值仿真

【摘要】：氣缸蓋作為燃燒室最重要的受熱零部件之一,長(zhǎng)期承受較高的熱載荷、機(jī)械約束及周期性的爆發(fā)壓力,容易發(fā)生疲勞失效,從而影響內(nèi)燃機(jī)的整體壽命。本文以數(shù)值仿真為主要手段,通過(guò)改變缸蓋內(nèi)部水套的局部結(jié)構(gòu),探究水套結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋溫度場(chǎng)分布和高周疲勞安全系數(shù)的影響,并提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方案。本文的主要工作如下：1.建立某六缸機(jī)型的一缸一蓋模型,進(jìn)行網(wǎng)格劃分,施加流動(dòng)與傳熱邊界條件,通過(guò)流固耦合計(jì)算得到溫度場(chǎng)分布,與測(cè)溫試驗(yàn)進(jìn)行比較,驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性；2.以單缸模型作為研究對(duì)象,施加機(jī)械載荷和周期性爆發(fā)壓力載荷,并以流固耦合計(jì)算得到的溫度場(chǎng)作為熱載荷,通過(guò)熱機(jī)耦合計(jì)算得到缸蓋高周疲勞易失效區(qū)域,并針對(duì)該區(qū)域提取主要結(jié)構(gòu)參數(shù),確定計(jì)算分析范圍；3.基于上述計(jì)算模型,探索水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平下,缸蓋溫度場(chǎng)的分布狀態(tài)。結(jié)果表明,對(duì)易失效區(qū)域進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)的變化,以缸蓋最高溫度、火力面最高溫度、研究區(qū)域典型節(jié)點(diǎn)溫度值為評(píng)價(jià)指標(biāo)的缸蓋溫度場(chǎng)的分布基本無(wú)變化；4.以原結(jié)構(gòu)缸蓋流固耦合計(jì)算得到溫度場(chǎng)為熱載荷統(tǒng)一施加到不同冷卻水套結(jié)構(gòu)參數(shù)變化水平的計(jì)算模型中,探索冷卻水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平單因素作用下,缸蓋高周疲勞安全系數(shù)的分布狀態(tài)。結(jié)果表明,對(duì)于兩進(jìn)氣門(mén)處冷卻水套過(guò)渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下所承受的為拉應(yīng)力,單獨(dú)加厚這兩處過(guò)渡圓角區(qū)域均有利于提高該氣門(mén)冷卻水套區(qū)域的疲勞安全系數(shù)。兩排氣門(mén)中,靠近缸蓋出水口的排氣門(mén)處冷卻水套過(guò)渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下承受的為壓應(yīng)力,疲勞安全系數(shù)較大；另外一處排氣門(mén)處冷卻水套過(guò)渡圓角區(qū)域,熱機(jī)耦合下承受拉應(yīng)力,單獨(dú)加厚該區(qū)域不利于提高該氣門(mén)處冷卻水套區(qū)域的疲勞安全系數(shù)：5.結(jié)合單因素冷卻水套結(jié)構(gòu)優(yōu)化,探究冷卻水套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)水平多因素作用下,缸蓋高周疲勞安全系數(shù)的分布狀態(tài)。最終提出一種優(yōu)化方案：將承受拉應(yīng)力的三處氣門(mén)處冷卻水套過(guò)渡圓角區(qū)域均采取加厚方法,在兩進(jìn)氣門(mén)處水套過(guò)渡圓角區(qū)域分別加厚0.8m,在一排氣門(mén)水套過(guò)渡圓角區(qū)域加厚0.2mm。該方案能夠整體提高先前所述易失效區(qū)域高周疲勞安全系數(shù),提高缸蓋高周疲勞可靠性。
【關(guān)鍵詞】：缸蓋 高周疲勞 流固耦合 熱機(jī)耦合 水套結(jié)構(gòu) 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 內(nèi)燃機(jī)流動(dòng)和傳熱多場(chǎng)耦合研究概況9-12
• 1.2.2 內(nèi)燃機(jī)熱機(jī)耦合和疲勞計(jì)算方法研究概況12-15
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 缸蓋數(shù)值模擬計(jì)算模型的建立17-30
• 2.1 流固耦合數(shù)值計(jì)算模型17-24
• 2.1.1 流動(dòng)與傳熱基本控制方程17-18
• 2.1.2 模型建立和網(wǎng)格劃分18-20
• 2.1.3 計(jì)算參數(shù)及邊界條件設(shè)置20-22
• 2.1.4 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及單缸模型的驗(yàn)證22-24
• 2.2 熱機(jī)耦合數(shù)值計(jì)算模型24-29
• 2.2.1 熱機(jī)耦合計(jì)算模型的建立24-26
• 2.2.2 邊界條件及物性設(shè)置26-27
• 2.2.3 缸蓋疲勞強(qiáng)度研究方法27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 3 缸蓋冷卻水腔局部結(jié)構(gòu)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化30-54
• 3.1 原結(jié)構(gòu)缸蓋計(jì)算結(jié)果與冷卻水腔結(jié)構(gòu)變化參數(shù)的提取30-32
• 3.1.1 原結(jié)構(gòu)缸蓋計(jì)算結(jié)果30-31
• 3.1.2 冷卻水腔結(jié)構(gòu)變化參數(shù)的提取31-32
• 3.2 冷卻水腔局部結(jié)構(gòu)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化32-53
• 3.2.1 A區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化33-38
• 3.2.2 B區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化38-43
• 3.2.3 C區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化43-48
• 3.2.4 D區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響分析與優(yōu)化48-53
• 3.3 本章小結(jié)53-54
• 4 缸蓋冷卻水腔局部結(jié)構(gòu)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化54-74
• 4.1 單因素冷卻水腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化54-68
• 4.1.1 A區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化54-57
• 4.1.2 B區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化57-61
• 4.1.3 C區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化61-64
• 4.1.4 D區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化64-68
• 4.2 多因素結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸蓋疲勞強(qiáng)度的影響分析與優(yōu)化68-72
• 4.3 本章小結(jié)72-74
• 5 全文總結(jié)和展望74-76
• 5.1 全文工作總結(jié)74-75
• 5.2 今后研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-79
• 作者簡(jiǎn)歷79

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本文編號(hào)：1023109