發(fā)布時(shí)間：2017-11-15 20:16

  本文關(guān)鍵詞：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋—缸體多場(chǎng)耦合及疲勞分析

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【摘要】：目前,隨著石油資源的嚴(yán)重不足,天然氣因其儲(chǔ)量大、應(yīng)用效果好已成為發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣的代用燃料。但是天然氣混合氣熱值高、燃燒比較緩慢,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度高、熱負(fù)荷大,這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋、機(jī)體的結(jié)構(gòu)可靠性提出了更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求。因此,對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及疲勞壽命等方面的研究顯得尤其重要。本文以東風(fēng)汽車有限公司天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,進(jìn)行了整機(jī)的CFD和FEA的模擬,提出了完整的利用多場(chǎng)耦合來進(jìn)行缸蓋缸體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞壽命計(jì)算分析的方法。針對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩工況下的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行了模擬研究。開展了一維工作過程、三維缸內(nèi)燃燒過程、冷卻水套的三維CFD分析、整機(jī)的流固耦合。最終,對(duì)缸蓋-機(jī)體進(jìn)行了應(yīng)力分析和高低周疲勞的分析。溫度實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn):氣缸蓋的溫度模擬結(jié)果與測(cè)量結(jié)果比較一致,驗(yàn)證了本文方法的準(zhǔn)確性。溫度場(chǎng)仿真結(jié)果的最高溫度為330.3℃,最高溫度在火花塞附近靠近兩個(gè)排氣門之間的位置。應(yīng)力結(jié)果表明:該發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的各個(gè)進(jìn)排氣門之間出現(xiàn)應(yīng)力集中,應(yīng)力最大的部位是兩進(jìn)氣道之間的位置,最大Mises應(yīng)力值是328MPa。疲勞分析結(jié)果表明:在缸蓋的鼻梁區(qū)位置,低周疲勞壽命和高周疲勞安全系數(shù)均比較低,但仍然在安全的范圍之內(nèi),在后續(xù)的改進(jìn)中,建議對(duì)鼻梁區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK401

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本文編號(hào)：1191032