發(fā)布時間：2017-08-28 05:43

  本文關(guān)鍵詞：雙對置式柴油機缸套溫度場研究

  更多相關(guān)文章： 雙對置式柴油機 冷卻水腔 粒子圖像測速技術(shù) 缸套 全仿真模擬

【摘要】：隨著發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展與能源環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,雙對置式發(fā)動機(OPOC, Opposed Piston Opposed Cylinder)體積小、質(zhì)量輕、能耗低、排放低,擁有更高的功率密度,在燃油經(jīng)濟性、尾氣排放和制造成本上具有較大優(yōu)勢,近年來得到了廣泛關(guān)注。高功率密度必然伴隨高的熱負(fù)荷,因此OPOC發(fā)動機的缸套、缸蓋、活塞等關(guān)鍵部件的熱負(fù)荷問題一直備受關(guān)注。本文以某雙對置式柴油機為研究對象,通過試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,對該發(fā)動機的冷卻水腔與缸套進行了流動分析和溫度場研究。首先應(yīng)用粒子圖像測速技術(shù)(PIV, Particle Image Velocimetry)對該發(fā)動機冷卻水腔內(nèi)的流體流動情況進行了試驗測試分析。從發(fā)動機整機中提取出冷卻水腔三維結(jié)構(gòu)并進行相應(yīng)簡化,采用石英玻璃和亞克力材料進行了可視化測試模型的加工。搭建了冷卻水腔的PIV測試臺架,選取三個測量截面,在5種不同的冷卻水流量下,對速度場進行了實驗測量。同時利用FLUENT軟件進行了與之對應(yīng)的冷卻水腔流場的數(shù)值模擬計算。通過對測量截面上的流場分布及壓力分布的計算結(jié)果和試驗結(jié)果的對比分析,獲得了合適的計算求解模型,利用該計算模型分析了冷卻水腔內(nèi)部流場的流動規(guī)律。隨后將其應(yīng)用于該發(fā)動機實際冷卻水腔的流動傳熱計算當(dāng)中,為缸套溫度場計算提供精確的水側(cè)邊界條件。其次對該發(fā)動機缸套進行了測溫試驗以及溫度場的數(shù)值計算分析。試驗過程中,結(jié)合缸套的結(jié)構(gòu)特點,在其水側(cè)壁面處選取了5個溫度測點,打孔并布置了熱電偶,連接線從水腔入口引出,測量了升功率為30kW/L時不同工況下的缸套水側(cè)溫度。同時采用全仿真模擬方法分析了缸套的溫度場分布。全仿真模擬計算中,缸套燃?xì)鈧?cè)的熱邊界條件利用GT-SUITE軟件進行一維熱力循環(huán)計算獲得,冷卻水側(cè)邊界條件利用ABAQUS軟件與FLUENT軟件進行缸套與冷卻水腔的流固耦合計算獲得,過程中考慮沸騰傳熱,最終獲得缸套溫度場分布規(guī)律。將不同工況下缸套測點試驗溫度與計算結(jié)果進行了對比分析,兩者分布規(guī)律相同,溫度值最大計算誤差為6.3%,這表明建立的缸套傳熱的全仿真計算模型具有較高的計算精度。最后利用前面標(biāo)定過的缸套傳熱全仿真模型,對即將開發(fā)的升功率為60kW/L的雙對置式柴油機的缸套溫度場進行了全仿真模擬分析,并根據(jù)缸套溫度場分布結(jié)果提出了相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)改進方案。
【關(guān)鍵詞】：雙對置式柴油機 冷卻水腔 粒子圖像測速技術(shù) 缸套 全仿真模擬
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要11-13
• Abstract13-15
• 第1章 緒論15-21
• 1.1 研究背景及意義15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 雙對置式發(fā)動機15-17
• 1.2.2 冷卻水腔17-18
• 1.2.3 缸套溫度場18
• 1.2.4 PIV測試技術(shù)18-19
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 發(fā)動機水腔的流場測試21-31
• 2.1 PIV測試技術(shù)簡介21-24
• 2.1.1 PIV技術(shù)原理21-22
• 2.1.2 PIV系統(tǒng)組成22-24
• 2.2 PIV試驗臺架24-28
• 2.2.1 PIV測試系統(tǒng)24-25
• 2.2.2 水循環(huán)系統(tǒng)25-26
• 2.2.3 試驗?zāi)Ｐ偷募庸?/span>26-28
• 2.2.4 測量截面的選取28
• 2.3 試驗數(shù)據(jù)處理28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 發(fā)動機水腔流場數(shù)值模擬計算31-49
• 3.1 冷卻水腔的流場分析31-43
• 3.1.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分31-32
• 3.1.2 邊界條件的設(shè)定32
• 3.1.3 計算模型的求解方程32-35
• 3.1.4 水腔流場結(jié)果分析35-43
• 3.2 冷卻水腔的流動傳熱分析43-48
• 3.2.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分43-44
• 3.2.2 邊界條件的設(shè)定44-45
• 3.2.3 流動傳熱計算求解45-46
• 3.2.4 水腔流動傳熱計算結(jié)果分析46-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第4章 發(fā)動機缸套溫度場數(shù)值分析及標(biāo)定49-64
• 4.1 缸套傳熱的全仿真49-57
• 4.1.1 熱力循環(huán)計算49-52
• 4.1.2 缸套溫度場耦合計算52-54
• 4.1.3 缸套溫度耦合計算結(jié)果分析54-57
• 4.2 缸套溫度場實驗57-62
• 4.2.1 試驗對象57
• 4.2.2 測量系統(tǒng)及測點布置57-61
• 4.2.3 缸套溫度測量結(jié)果61-62
• 4.3 缸套測點溫度結(jié)果分析62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 高升功率發(fā)動機缸套溫度場分析64-73
• 5.1 高升功率發(fā)動機的冷卻64-65
• 5.2 高升功率發(fā)動機缸套傳熱的全仿真65-67
• 5.2.1 冷卻水腔流動傳熱計算65
• 5.2.2 熱力循環(huán)計算65-67
• 5.2.3 缸套溫度場耦合計算67
• 5.3 高升功率發(fā)動機缸套溫度場分析67-72
• 5.3.1 冷卻水流量55 L/min時的缸套溫度場分析67-68
• 5.3.2 冷卻水流量100 L/min時的缸套溫度場分析68-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第6章 全文總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80-81
• 附件81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 屈盛官,黃榮華,孫自樹,薛赤貞,楊圣東,劉小平;高強化柴油機氣缸蓋水流分布試驗研究[J];車用發(fā)動機;2001年03期

2 劉長振;劉廣豐;郝勇剛;李建新;;雙對置二沖程柴油機性能分析方法探討[J];柴油機;2012年01期

3 孫鶴泉,沈永明,王永學(xué),康海貴,李廣偉;PIV技術(shù)的幾種實現(xiàn)方法[J];水科學(xué)進展;2004年01期

4 何聯(lián)格;左正興;向建華;;氣缸蓋中兩相流沸騰換熱熱機耦合仿真分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2013年07期

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本文編號：747269