隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,汽車對發(fā)動機(jī)的質(zhì)量、排放、動力、經(jīng)濟(jì)等方面的要求不斷提高,內(nèi)燃機(jī)逐漸向輕量化、高功率、低排放和低油耗的道路發(fā)展,活塞作為內(nèi)燃機(jī)中非常關(guān)鍵的零部件,始終與高溫燃?xì)庵苯咏佑|,承受著非常大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。較大的負(fù)荷容易導(dǎo)致活塞失效,有限元仿真計算活塞溫度場和應(yīng)力場分布是分析活塞失效的主要方式。本論文主要研究工作如下:1、確定活塞頂面邊界條件及邊界添加方法:利用三維仿真軟件converge仿真得到活塞頂面與燃?xì)庵g的瞬時對流換熱系數(shù)和瞬時溫度,計算得到燃?xì)饩C合平均換熱系數(shù)和平均溫度,采用映射的方式將平均換熱邊界條件加載到活塞頂面。應(yīng)用傅里葉變換將瞬時邊界條件與時間建立周期性的函數(shù)關(guān)系,然后將邊界條件映射到活塞頂面。對理論上可以計算無限循環(huán)熱載荷的離散數(shù)值加載方式進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和計算方法推導(dǎo)。2、確定活塞側(cè)面邊界條件:對于活塞側(cè)面邊界條件采用多層平壁導(dǎo)熱公式計算火力岸、環(huán)區(qū)、裙部的換熱系數(shù),環(huán)境溫度通過實驗進(jìn)行測量獲得;對于內(nèi)冷油腔的換熱邊界,采用經(jīng)驗公式和仿真并行的方式相互驗證,修正內(nèi)冷油腔的換熱邊界;對于活塞內(nèi)腔與油霧的換熱關(guān)系,通過經(jīng)驗公式計算得到,并根據(jù)...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文35第4章活塞熱負(fù)荷分析計算4.1活塞三維模型建立4.1.1實體模型本文研究機(jī)型為150四沖程直噴柴油機(jī)，熱分析的重點研究部位是活塞。研究機(jī)型主要技術(shù)參數(shù)見表4.1。表4.1發(fā)動機(jī)主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)缸徑/（mm）150沖程/（mm）160最高燃?xì)鈮毫?（MP....

中北大學(xué)學(xué)位論文2由于活塞承受高溫燃?xì)獾淖饔�，人們�(yōu)榱颂岣呋钊ぷ鞯目煽啃詮牟牧先胧謱ふ揖哂懈邚?qiáng)度和剛度的材料，鑄鐵材料的強(qiáng)度和剛度都很高但是鑄鐵材料的密度較大導(dǎo)致活塞質(zhì)量較大不能滿足輕量化的設(shè)計要求。設(shè)計者優(yōu)先選用了導(dǎo)熱性強(qiáng)、密度小的材料鋁合金材料，但是鋁合金材料的膨脹系數(shù)較大....

中北大學(xué)學(xué)位論文41（c）y軸向熱流量（d）z軸向熱流量圖4.8熱流量分布熱流密度是指模型單位時間內(nèi)通過單位面積傳遞的熱量，表征了模型的換熱能力，熱流密度的大小與模型溫度大小密切相關(guān)�；钊w熱流量分布如圖4.8（a）所示，熱流量整體分布較為均勻，強(qiáng)制噴油冷卻噴射的機(jī)油帶走大量的....

【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 活塞失效形式
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第2章 活塞熱負(fù)荷研究理論
    2.1 傳熱基本理論
    2.2 有限元壁面換熱理論分析
    2.3 差分格式數(shù)值解的穩(wěn)定性
    2.4 本章小結(jié)
第3章 邊界條件計算
    3.1 換熱邊界條件
        3.1.1 活塞頂面換熱邊界條件
        3.1.2 活塞側(cè)面換熱系數(shù)計算
        3.1.3 活塞內(nèi)腔熱邊界條件
        3.1.4 活塞內(nèi)冷油腔的換熱系數(shù)
    3.2 瞬態(tài)溫度計算方法
        3.2.1 周期性傅里葉變換
        3.2.2 頂面換熱邊界條件添加方法與簡化
    3.3 本章小結(jié)
第4章 活塞熱負(fù)荷分析計算
    4.1 活塞三維模型建立
        4.1.1 實體模型
        4.1.2 有限元網(wǎng)格模型
    4.2 穩(wěn)態(tài)溫度場分析計算
    4.3 瞬態(tài)溫度場分析計算
        4.3.1 瞬態(tài)溫度場歷程計算
        4.3.2 活塞頂面溫度波動計算
    4.4 本章小結(jié)
第5章 活塞熱機(jī)耦合計算
    5.1 熱應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理
    5.2 壓縮工況
        5.2.1 活塞熱負(fù)荷作用下熱應(yīng)力與熱應(yīng)變分析
        5.2.2 往復(fù)慣性力和氣體壓力作用下的應(yīng)力與應(yīng)變
    5.3 活塞熱機(jī)耦合分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 存在問題與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的項目
致謝



本文編號：3875557