本文關(guān)鍵詞：某8缸柴油機氣缸蓋熱—流—固多場耦合分析

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【摘要】：當前柴油機的設(shè)計正向著高強載化不斷邁進,要求柴油機輸出更大的功率,但同時要求體積更小,重量更輕,這就使柴油機結(jié)構(gòu)承受著更大的熱負荷和機械負荷。對柴油機的冷卻性能和強度性能進行足夠準確的設(shè)計和控制變得十分重要。相比試驗研究,數(shù)值模擬研究因方便、快速、成本低,且經(jīng)過多年來的驗證,其計算結(jié)果也較為可靠,已經(jīng)成為柴油機設(shè)計的重要手段。本文以某8缸柴油機整機水套和單缸水套、缸蓋及缸套為研究對象,運用FLUENT和ANSYS-Workbench,實現(xiàn)了從流-固耦合到熱-機械耦合的多場耦合聯(lián)合仿真,并做了改進研究。首先運用Pro/E對幾何模型作出必要處理,利用ICEM劃分計算網(wǎng)格,隨后用FLUENT進行了整機冷卻水套的CFD分析,并將模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比驗證。研究了進水總管末端長度對各缸冷卻水流量的影響,發(fā)現(xiàn)適當?shù)难娱L進水總管末端長度,可以有效平衡各缸冷卻水流量。然后選取冷卻效果較差的第8缸,利用FLUENT進行了單缸水套-缸蓋-缸套的流-固耦合傳熱模擬,之后提出將特定的兩個上水孔改為切向上水孔。對比改動前、后的冷卻效果,發(fā)現(xiàn)改動提高了水套冷卻水平均流速,局部流動狀況得到改善,換熱系數(shù)有所提高。最后,將流.固耦合傳熱分析得到的氣缸蓋溫度場計算結(jié)果作為熱載荷導入到Workbench中,結(jié)合燃氣爆發(fā)壓力及螺栓預緊力等機械載荷,模擬計算出缸蓋的應(yīng)力場,計算結(jié)果表明,缸蓋應(yīng)力符合強度要求。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 缸蓋 泠卻水套 多場耦合
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景及意義8-10
• 1.2 柴油機流-固耦合及多場耦合研究進展及趨勢10-13
• 1.2.1 國內(nèi)研究進展10-11
• 1.2.2 國外研究進展11-13
• 1.2.3 柴油機冷卻及強度問題數(shù)值模擬研究的趨勢13
• 1.3 本文的主要工作13-16
• 2 研究依據(jù)的理論基礎(chǔ)及計算工具16-23
• 2.1 熱傳導基本理論16-17
• 2.2 流-固耦合計算理論17-20
• 2.2.1 流動及傳熱控制方程17-18
• 2.2.2 湍流模型18-19
• 2.2.3 近壁面模型19-20
• 2.3 熱-機械耦合計算理論20-21
• 2.4 研究使用軟件簡介21-23
• 3 整機冷卻水流動CFD模擬及分析23-37
• 3.1 水套幾何模型的建立23-25
• 3.2 冷卻水套的網(wǎng)格劃分25-26
• 3.3 模擬計算前的相關(guān)設(shè)置26-28
• 3.3.1 冷卻液物性參數(shù)26-27
• 3.3.2 邊界條件及求解方法27-28
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析28-32
• 3.4.1 水套速度場分析28-30
• 3.4.2 水套壓力場分析30-31
• 3.4.3 有效性驗證31-32
• 3.5 進水總管末端長度對各缸流量影響探究32-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 4 單缸流-固耦合傳熱分析37-63
• 4.1 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分37-42
• 4.2 模型材料的種類和物理性質(zhì)42
• 4.3 邊界條件的確定42-45
• 4.3.1 流體域邊界條件42-43
• 4.3.2 固體域邊界條件43-45
• 4.4 模擬結(jié)果分析45-52
• 4.4.1 缸蓋及缸套溫度場分析45-48
• 4.4.2 單缸水套冷卻特性分析48-52
• 4.5 改進方案及分析52-61
• 4.5.1 方案介紹53-54
• 4.5.2 改動后水套冷卻特性分析54-60
• 4.5.3 改動后缸蓋及缸套溫度場分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 5 缸蓋熱-機械耦合強度分析63-71
• 5.1 計算模型的建立63-64
• 5.2 載荷施加及邊界條件64-65
• 5.2.1 熱載荷的施加64
• 5.2.2 機械載荷的施加及邊界條件64-65
• 5.3 結(jié)果分析65-69
• 5.4 缸蓋強度校核69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-74
• 6.1 全文工作總結(jié)71-72
• 6.2 工作展望72-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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2 屈盛官,黃榮華,孫自樹;高強化大功率柴油機冷卻系水流分布研究[J];華中科技大學學報;2001年08期

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本文編號：745724