本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸蓋流固耦合的傳熱研究

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【摘要】：氣缸蓋是內(nèi)燃機(jī)中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的主要零部件之一,用于密封氣缸的頂部,與活塞頂面和氣缸內(nèi)壁一起組成燃燒室空間,它在柴油機(jī)工作過程中所處環(huán)境十分惡劣,不僅直接承受燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高溫高壓,而且深受內(nèi)部冷卻液流動(dòng)的影響。隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高,對(duì)于改善柴油機(jī)關(guān)鍵零部件性能的要求越來越高,氣缸蓋熱負(fù)荷與傳熱問題更加成為國(guó)內(nèi)外研究者關(guān)注的重點(diǎn),因此,基于流固耦合方法的柴油機(jī)氣缸蓋傳熱研究對(duì)于分析氣缸蓋熱負(fù)荷情況及改善柴油機(jī)零部件性能具有重大的意義。本文通過大量地查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,針對(duì)國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)缸蓋傳熱的研究現(xiàn)狀,以某中型四缸柴油機(jī)氣缸蓋為研究對(duì)象,建立了柴油機(jī)燃燒室和冷卻系統(tǒng)的有限元模型,通過CFD軟件AVL-FIRE完成缸內(nèi)燃燒過程和冷卻系統(tǒng)的三維數(shù)值仿真計(jì)算,分析評(píng)價(jià)缸內(nèi)燃燒室空間內(nèi)換熱系數(shù)與溫度場(chǎng)分布、冷卻系統(tǒng)的流場(chǎng)分布及缸蓋水套的溫度場(chǎng)分布情況,同時(shí)得到缸蓋火力面與冷卻水套壁面包含換熱系數(shù)和溫度信息的熱邊界條件;利用有限元前處理軟件Hypermesh劃分出柴油機(jī)缸蓋的有限元模型,通過AVL-FIRE軟件的映射功能將上述熱邊界條件映射到缸蓋有限元面網(wǎng)格上,得到一個(gè)包含熱邊界條件的文件,用于后續(xù)的缸蓋溫度場(chǎng)耦合計(jì)算;最后,使用有限元分析軟件ABAQUS耦合計(jì)算方面的的理論知識(shí),通過流固耦合的方法,多次循環(huán)迭代,得到接近實(shí)際的柴油機(jī)缸蓋的溫度場(chǎng)分布情況,實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)氣缸蓋壁面與冷卻液、燃燒燃?xì)庠隈詈献饔玫膫鳠嵫芯�。采用硬度塞測(cè)溫法進(jìn)行氣缸蓋溫度場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn),將獲得的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比、驗(yàn)證仿真計(jì)算的有效性。表明該柴油機(jī)缸蓋溫度場(chǎng)分布合理,最高溫度遠(yuǎn)低于材料的極限工作溫度。本文的研究工作對(duì)于分析柴油機(jī)缸蓋溫度場(chǎng)分布的合理性具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 氣缸蓋 冷卻水套 流固耦合 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK42
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況11-14
• 1.2.1 氣缸蓋國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 氣缸蓋國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及思路14-18
• 1.3.1 研究的主要內(nèi)容14-15
• 1.3.2 研究思路15-18
• 2 內(nèi)燃機(jī)傳熱基礎(chǔ)理論18-25
• 2.1 內(nèi)燃機(jī)傳熱形式與過程18-19
• 2.2 缸蓋傳熱過程19
• 2.3 缸蓋熱傳導(dǎo)計(jì)算19-20
• 2.4 缸蓋底面?zhèn)鳠嵊?jì)算20-21
• 2.5 冷卻水套傳熱計(jì)算21-22
• 2.6 流固耦合傳熱數(shù)學(xué)模型及溫度場(chǎng)計(jì)算的邊界條件22-24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 3 缸內(nèi)燃燒過程的三維數(shù)值仿真25-33
• 3.1 AVL-FIRE軟件簡(jiǎn)介25-27
• 3.2 燃燒室的建模及前處理27-29
• 3.3 初始條件及邊界條件的定義29-30
• 3.4 計(jì)算模型的選擇及參數(shù)設(shè)置30
• 3.5 計(jì)算結(jié)果分析30-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 4 冷卻系統(tǒng)的三維數(shù)值仿真33-43
• 4.1 冷卻水套的建模及前處理33-35
• 4.2 初始條件及邊界條件的定義35-36
• 4.3 計(jì)算模型的選擇及參數(shù)設(shè)置36
• 4.4 計(jì)算結(jié)果分析36-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 5 缸蓋溫度場(chǎng)的計(jì)算43-54
• 5.1 ABAQUS軟件簡(jiǎn)介43
• 5.2 缸蓋有限元模型的建立43-45
• 5.3 MPC文件的生成45-46
• 5.4 熱邊界條件的映射46-49
• 5.5 缸蓋材料的物性參數(shù)49
• 5.6 計(jì)算程序的編程49
• 5.7 氣缸蓋溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析49-53
• 5.8 本章小結(jié)53-54
• 6 缸蓋溫度場(chǎng)仿真結(jié)果試驗(yàn)驗(yàn)證54-59
• 6.1 缸蓋溫度場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)54-57
• 6.1.1 硬度塞測(cè)溫法簡(jiǎn)介54
• 6.1.2 硬度塞加工與HV-T標(biāo)準(zhǔn)曲線制作54-56
• 6.1.3 溫度測(cè)試點(diǎn)布置及安裝56-57
• 6.1.4 缸蓋溫度場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)57
• 6.2 溫度測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比57-58
• 6.3 本章小結(jié)58-59
• 7 總結(jié)及展望59-61
• 7.1 總結(jié)59-60
• 7.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況63-64
• 致謝64

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