發(fā)布時間：2017-05-13 08:16

  本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合的發(fā)動機冷卻水套—缸體傳熱研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著近年來汽車工業(yè)的發(fā)展，能源危機的不斷加劇，排放法規(guī)的日益嚴格，，人們對內(nèi)燃機的經(jīng)濟性、動力性、排放性提出了更高的要求，內(nèi)燃機向著高強度、高性能的方向發(fā)展。各項強化指標的提高，使內(nèi)燃機的熱負荷加重，熱負荷的不合理將會導致內(nèi)燃機產(chǎn)生一系列嚴重后果。冷卻水套的流動與傳熱直接影響內(nèi)燃機的冷卻效率、高溫零件的熱負荷以及整機熱量的合理分配。因此，內(nèi)燃機冷卻水套與高溫零件的傳熱研究在內(nèi)燃機的設(shè)計開發(fā)中起著重要作用。 本文采用流固耦合的方法，對某型汽油機冷卻水套和缸體的傳熱進行了研究。文章主要工作及創(chuàng)新點包括： 本文首先對冷卻水套進行了CFD模擬計算，通過分析冷卻液的壓力損失、流場情況、流量分布、換熱系數(shù)分布、溫度梯度與分布情況等來評價冷卻液的流動和冷卻特性，結(jié)果表明樣機水套冷卻均勻性較好，具有較強的冷卻能力。 然后，建立了發(fā)動機一維性能模擬仿真模型，得到了缸內(nèi)燃氣的瞬時溫度曲線和壓力曲線，并結(jié)合經(jīng)驗公式，求出了缸孔壁面軸向高度上分段邊界條件。 最后，使用三維建模軟件Pro/E，采用自頂向下參數(shù)化建模思路建立了缸體的幾何模型，在有限元軟件Hypermesh中建立了缸體的有限元模型；利用AVL-Fire的mapping功能，耦合了冷卻水套與缸體的換熱邊界，通過編寫有限元求解程序，計算了缸體的溫度場分布；將缸體的節(jié)點溫度作為載荷，采用順序耦合計算方法求解缸體熱應(yīng)力。結(jié)果表明，缸體的熱負荷滿足設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：冷卻水套 缸體 流固耦合 傳熱 CFD分析 溫度場
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 內(nèi)燃機傳熱分析數(shù)值模擬現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 零部件傳熱數(shù)值模擬現(xiàn)狀13
• 1.2.2 CFD 在內(nèi)燃機熱負荷研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 流固耦合傳熱分析研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容及流固耦合流程18-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容18
• 1.3.2 流固耦合流程18-20
• 第2章 計算流體動力學理論基礎(chǔ)20-32
• 2.1 計算流體動力學簡介20-22
• 2.2 流體動力學控制方程22-24
• 2.3 湍流及其數(shù)學描述24-26
• 2.3.1 湍流數(shù)值模擬方法24-26
• 2.3.2 標準 k - ε兩方程模型26
• 2.4 壁面函數(shù)法26-28
• 2.5 控制方程的離散方法28-30
• 2.5.1 有限差分法28-29
• 2.5.2 有限元法29
• 2.5.3 有限體積法29-30
• 2.6 CFD 計算流程30
• 2.7 本章小結(jié)30-32
• 第3章 冷卻水套的 CFD 計算分析32-49
• 3.1 樣機冷卻系統(tǒng)簡介32-34
• 3.2 冷卻水套幾何模型的建立34-35
• 3.3 冷卻水套 CFD 網(wǎng)格劃分35-37
• 3.4 邊界條件、初始條件及求解參數(shù)的設(shè)置37
• 3.5 計算結(jié)果與分析37-47
• 3.5.1 流場計算收斂情況37-38
• 3.5.2 壓力分布38-39
• 3.5.3 速度場分布39-40
• 3.5.4 水套近壁面換熱系數(shù)分布40-41
• 3.5.5 水套近壁面溫度分布41-42
• 3.5.6 詳細流場分析42-46
• 3.5.7 流量分析46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 第4章 缸體的溫度場及熱應(yīng)力計算分析49-70
• 4.1 熱傳導與對流換熱基礎(chǔ)理論49-52
• 4.1.1 導熱基本定律及微分方程49-51
• 4.1.2 對流換熱基本理論51-52
• 4.2 幾何模型的建立52-53
• 4.3 有限元模型的建立53-55
• 4.4 熱邊界條件的確定55-64
• 4.4.1 三類換熱邊界條件55-57
• 4.4.2 水套壁面熱邊界條件57-58
• 4.4.3 缸孔壁面邊界條件58-63
• 4.4.4 其他壁面熱邊界條件63-64
• 4.5 缸體材料的熱物性參數(shù)64
• 4.6 溫度場計算結(jié)果分析64-67
• 4.6.1 ABAQUS 軟件簡介64-65
• 4.6.2 缸體溫度場分析65-66
• 4.6.3 缸孔壁面溫度分析66-67
• 4.6.4 水套壁面溫度分布67
• 4.7 熱應(yīng)力計算結(jié)果分析67-69
• 4.8 本章小結(jié)69-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻72-76
• 附錄 A：攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄76-78
• 致謝78

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