【摘要】：隨著柴油機自身的高速性能差、噪聲大、排放污染嚴重和維修不便等缺點不斷被克服,其應用范圍不斷擴大。噴油器作為柴油機的重要組成部分,其結(jié)構(gòu)相對于柴油機其他零部件比較緊湊,工作環(huán)境處于高溫、高壓、高燃氣的狀態(tài),但在如此惡劣的環(huán)境下仍需保持較高的工作效率。柴油機工作的好壞很大程度上取決于噴油器是否正常工作。本文依托于某企業(yè)的柴油機噴油器設計開發(fā)項目,針對柴油機噴油器在工作中出現(xiàn)的問題進行分析,提出了比較系統(tǒng)性的研究方法。主要做了如下工作:⑴針閥式噴油器非線性顯式動力學撞擊響應分析基于彈性力學與有限元理論,首先采用Hypermesh有限元軟件對噴油器針閥-閥座撞擊響應動力學模型進行前處理。應用Abaqus軟件接口,再將前處理模型導入該軟件進行動力學分析,開發(fā)相應的前后處理程序,分析撞擊響應穩(wěn)態(tài)過程。同時,建立了相應的撞擊響應穩(wěn)態(tài)評價指標,為針閥-閥座的磨損分析提供依據(jù)。⑵針閥式噴油器熱應力分析首先運用Ansys Workbench軟件平臺中Design模塊抽取噴油器內(nèi)流道,建立噴油器燃油的三維流體動力學模型,再利用fluent模塊中的湍流模型、能量模型進行流體動力學分析,得到噴油器噴油時的燃油壓力變化及溫度場;在Ansys Workbench軟件平臺中采用順序耦合的方法對噴油器進行流固耦合分析,建立噴油器閥座、壓力室、噴嘴的流-熱-固耦合有限元分析模型,利用前述噴油器內(nèi)部燃油的CFD計算分析結(jié)果,通過邊界節(jié)點映射的方式將噴油器噴油時的溫度分布數(shù)據(jù)耦合到有限元結(jié)構(gòu)模型中,得到噴油器噴油時的溫度場分布,最后將前述流體計算的燃油壓力分布數(shù)據(jù)和噴油器的所有溫度場分布數(shù)據(jù)導入到有限元結(jié)構(gòu)模型中,最終計算得到噴油器的熱應力和熱變形,由此建立了噴油器傳熱邊界條件的方法。⑶針閥式噴油器正常工作壓力條件下的空化現(xiàn)象分析首先利用Ansys Workbench軟件平臺中Design模塊抽取噴油器內(nèi)流道,建立噴油器燃油的三維流體動力學模型,再利用fluent模塊采用湍流模型、兩相流模型、空化模型進行流體瞬態(tài)動力學分析,根據(jù)初始的條件及參數(shù),得到不同壓力下和不同升程下噴油器內(nèi)部燃油氣、液兩相的分布及其壓力、流速分布,其結(jié)果表明燃油進口壓力、針閥升程越大,噴油器內(nèi)部空化現(xiàn)象越嚴重;減小背壓和增大飽和蒸汽壓,噴油器內(nèi)部空化現(xiàn)象也越嚴重。本文利用顯示動力學分析方法及前后處理程序的二次開發(fā)對噴油器針閥運動撞擊閥座進行分析,并且利用兩相流模型、空化模型對噴油器內(nèi)部燃油進行空化現(xiàn)象分析,以及采用順序耦合方法對噴油器進行流-熱-固多學科耦合仿真分析,系統(tǒng)性地對噴油器關鍵部位會出現(xiàn)問題的地方進行了比較完整的分析,從而為噴油器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計提供相關的參考。
【圖文】：

針閥需要循環(huán)往復的上種沖擊力是持續(xù)不斷的針閥與閥座的撞擊進行擊過程中沖擊應力的方采用有限元方法作為一擊，考慮針閥與閥座多方法，進行針閥-閥座方式腔、壓力室、彈簧、針力，中間部位受到針閥閥落座的過程而不斷發(fā)的受力圖如圖 2.1 所示彈簧力制室壓力

2 噴油器針閥與座面撞擊分析閥落座的沖擊應力基本沒什么影響，為了簡化計算并且與實際情況保持一致，只析噴油器針閥與座面發(fā)生碰撞的部分，而且不考慮噴孔即把閥座當成實心來計算并采用軸對稱模型進行有限元建模分析。噴油器針閥與閥座發(fā)生撞擊的時間極短，因此噴油器工作時，針閥需要反復啟和閉合，這樣針閥與閥座會發(fā)生反復撞擊接觸，在進行噴油器撞擊分析時由于觸問題一般模型不容易收斂，為了計算結(jié)果的準確性和更好地得到撞擊時的接觸力、應變等結(jié)果分布，對針閥和閥座之間接觸的區(qū)域劃分更規(guī)則、精細的網(wǎng)格，其他部分則可以采用適當?shù)募哟蟪叽缁蚋淖兙W(wǎng)格類型的手段。噴油器針閥-閥座模型使用 CATIA 軟件建模，幾何模型如圖 2.3 所示，然后成 stp 文件直接導入 Hypermesh 軟件中，建立軸對稱模型，如圖 1.2 所示；本次析采用軸對稱單元 CAX3、CAX4R，在 Hypermesh 中劃分好網(wǎng)格，并設置好單元類型針閥體單元數(shù)目為 24154，，節(jié)點數(shù)為 24503,；針閥單元數(shù)為 10740,節(jié)點數(shù)為 11215共計 34894 個單元，35718 個節(jié)點。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK423

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本文編號：2656001