本文關鍵詞：柴油機缸蓋流固耦合的傳熱研究

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【摘要】：氣缸蓋是內(nèi)燃機中結構最為復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,它在柴油機工作過程中所處環(huán)境十分惡劣,不僅直接承受燃氣燃燒產(chǎn)生的高溫高壓,而且深受內(nèi)部冷卻液流動的影響。隨著柴油機強化程度的不斷提高,對于改善柴油機關鍵零部件性能的要求越來越高,氣缸蓋熱負荷與傳熱問題更加成為國內(nèi)外研究者關注的重點,因此,基于流固耦合方法的柴油機氣缸蓋傳熱研究對于分析氣缸蓋熱負荷情況及改善柴油機零部件性能具有重大的意義。本文通過大量地查閱相關文獻資料,針對國內(nèi)外柴油機缸蓋傳熱的研究現(xiàn)狀,以某中型四缸柴油機氣缸蓋為研究對象,建立了柴油機燃燒室和冷卻系統(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)值仿真計算,分析評價缸內(nèi)燃燒室空間內(nèi)換熱系數(shù)與溫度場分布、冷卻系統(tǒng)的流場分布及缸蓋水套的溫度場分布情況,同時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,得到一個包含熱邊界條件的文件,用于后續(xù)的缸蓋溫度場耦合計算;最后,使用有限元分析軟件ABAQUS耦合計算方面的的理論知識,通過流固耦合的方法,多次循環(huán)迭代,得到接近實際的柴油機缸蓋的溫度場分布情況,實現(xiàn)柴油機氣缸蓋壁面與冷卻液、燃燒燃氣在耦合作用的傳熱研究。采用硬度塞測溫法進行氣缸蓋溫度場測試試驗,將獲得的溫度測量數(shù)據(jù)與計算結果對比、驗證仿真計算的有效性。表明該柴油機缸蓋溫度場分布合理,最高溫度遠低于材料的極限工作溫度。本文的研究工作對于分析柴油機缸蓋溫度場分布的合理性具有一定的指導意義。
【關鍵詞】：柴油機 氣缸蓋 冷卻水套 流固耦合 溫度場
【學位授予單位】：遼寧工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究概況11-14
• 1.2.1 氣缸蓋國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 氣缸蓋國內(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)燃機傳熱基礎理論18-25
• 2.1 內(nèi)燃機傳熱形式與過程18-19
• 2.2 缸蓋傳熱過程19
• 2.3 缸蓋熱傳導計算19-20
• 2.4 缸蓋底面?zhèn)鳠嵊嬎?/span>20-21
• 2.5 冷卻水套傳熱計算21-22
• 2.6 流固耦合傳熱數(shù)學模型及溫度場計算的邊界條件22-24
• 2.7 本章小結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 計算模型的選擇及參數(shù)設置30
• 3.5 計算結果分析30-32
• 3.6 本章小結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 計算模型的選擇及參數(shù)設置36
• 4.4 計算結果分析36-42
• 4.5 本章小結42-43
• 5 缸蓋溫度場的計算43-54
• 5.1 ABAQUS軟件簡介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 計算程序的編程49
• 5.7 氣缸蓋溫度場計算結果分析49-53
• 5.8 本章小結53-54
• 6 缸蓋溫度場仿真結果試驗驗證54-59
• 6.1 缸蓋溫度場測試試驗54-57
• 6.1.1 硬度塞測溫法簡介54
• 6.1.2 硬度塞加工與HV-T標準曲線制作54-56
• 6.1.3 溫度測試點布置及安裝56-57
• 6.1.4 缸蓋溫度場測試試驗57
• 6.2 溫度測量結果與計算結果對比57-58
• 6.3 本章小結58-59
• 7 總結及展望59-61
• 7.1 總結59-60
• 7.2 展望60-61
• 參考文獻61-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表學術論文情況63-64
• 致謝64

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本文編號：788154