柴油機(jī)缸套—活塞瞬態(tài)傳熱仿真分析

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1、太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文柴油機(jī)缸套-活塞瞬態(tài)傳熱仿真分析摘要在現(xiàn)代社會(huì)中，柴油機(jī)在大型客車、重型汽車、船舶、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組等方面得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)具有一些諸如熱效率高和經(jīng)濟(jì)性能好、扭矩大等優(yōu)點(diǎn)。但是笨重、噪聲大，令許多人對(duì)柴油機(jī)的印象不好，對(duì)于柴油機(jī)在經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力、排放等方面性能指標(biāo)的要求的不斷提高，在對(duì)其構(gòu)造上的設(shè)計(jì)優(yōu)化、改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)越來越高。所以提高柴油機(jī)的可靠性就顯得尤為重要，可以通過優(yōu)化柴油機(jī)燃燒室內(nèi)部的工作環(huán)境和惡劣條件，使柴油機(jī)更安全高效地運(yùn)作。柴油機(jī)的熱平衡分析

2、和熱可靠性分析的基礎(chǔ)主要是研究柴油機(jī)主要受熱零部件的傳熱過程。本文在分析柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的傳熱狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)柴油機(jī)主要受熱零部件缸套-活塞進(jìn)行傳熱仿真，其中以活塞-缸套之間相互耦合的子系統(tǒng)作為傳熱模型。在耦合系統(tǒng)中，對(duì)各個(gè)零部件之間接觸的邊界條件作相對(duì)應(yīng)的處理，使原來單個(gè)零件的外邊界條件轉(zhuǎn)化為內(nèi)邊界條件，由有限元分析軟件直接對(duì)其內(nèi)部計(jì)算。建立系統(tǒng)瞬態(tài)傳熱動(dòng)接觸模型，對(duì)算例在標(biāo)定工況下一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的柴油機(jī)周期性瞬態(tài)傳熱進(jìn)行數(shù)值仿真，并與穩(wěn)態(tài)傳熱進(jìn)行對(duì)比分析。本文研究的主要內(nèi)容包括:（1）在對(duì)柴油機(jī)缸

3、套-活塞的傳熱規(guī)律進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立算例機(jī)型的活塞-缸套傳熱模型。以4100QBZ型柴油機(jī)作為算例，在額定工況下對(duì)其穩(wěn)態(tài)傳熱進(jìn)行仿真計(jì)算，為后文中的活塞-缸套瞬態(tài)分析奠定基礎(chǔ)。I太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文（2）針對(duì)柴油機(jī)周期性傳熱過程中缸套內(nèi)壁的邊界條件施加困難的難點(diǎn)，對(duì)單個(gè)缸套的周期性瞬態(tài)進(jìn)行傳熱仿真，解決其中邊界條件確定和邊界條件施加的困難，為活塞-缸套的周期性傳熱仿真提供更優(yōu)化更省時(shí)的方法。（3）在對(duì)柴油機(jī)中活塞-缸套的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和周期性傳熱特點(diǎn)研究分析的基礎(chǔ)上，建立以活塞-缸套為主

4、的動(dòng)接觸傳熱模型。計(jì)算模擬算例機(jī)型在標(biāo)定工況下的活塞-缸套的周期性瞬態(tài)傳熱，得到在標(biāo)定工況時(shí)周期性瞬態(tài)傳熱條件下的活塞-缸套表層溫度的分布規(guī)律，并據(jù)此對(duì)活塞-缸套的傳熱與柴油機(jī)往復(fù)循環(huán)工作之間的關(guān)系作了分析。綜上所述，本文對(duì)柴油機(jī)活塞-缸套的有限元分析，得到算例機(jī)型活塞-缸套在標(biāo)定工況下的穩(wěn)態(tài)溫度場，單個(gè)零件缸套的周期性瞬態(tài)溫度場和活塞-缸套的周期性瞬態(tài)溫度場。針對(duì)數(shù)值仿真的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，為設(shè)計(jì)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供理論支持。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，活塞-缸套，傳熱，瞬態(tài)，數(shù)值仿真II太原理工大學(xué)碩士研究生

5、學(xué)位論文TheSimulationAnalysisofDieselCylinder-PistonTransientHeatTransferABSTRACTInmodernsociety,thedieselenginehavebeenwidelyusedintermsoflargepassengercars,heavyvehicles,ships,constructionmachinery,generatorsandothergroups,itisbecausethedieselenginehasso

6、meadvantages,suchasgoodthermalefficiencyandeconomicperformance,torque.Butbulkyandnoisymakemanypeoplehaveabadimpressionofthedieselengine.Withtheincreasingdemandsoneconomy,power,emissionsandotherperformanceindicators,thestandardsfordesignoptimizationandi

7、mprovementofdieselengineconstructionbecomemoreandmorestrict.Therefore,toimprovethereliabilityofthedieselengineisparticularlyimportant,anddieselenginecanworkmoresafelyandefficientlybyoptimizingfortheinternalworkingenvironmentandconditionsofcombustioncha

8、mber.Thefoundationofheatbalanceanalysisandthermalreliabilityanalysisofdieselengineistostudytheheattransferprocessofmaindieselengineheatingparts.Basedontheanalysisfortheheattransferstateofcombustionchamber,theheattransferwassimulatedfort