本文關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞組—缸套—冷卻水耦合傳熱研究

  更多相關(guān)文章： 活塞組-缸套-冷卻水 振蕩傳熱 動(dòng)網(wǎng)格 耦合傳熱

【摘要】：現(xiàn)如今,發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越多地向高功率、低油耗的方向發(fā)展,對(duì)各個(gè)零部件整體性能的要求也越來(lái)越高。因此,為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠處于一個(gè)良好的工作環(huán)境中,并能保證各個(gè)零件的溫度等在規(guī)定的范圍之內(nèi),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱過(guò)程進(jìn)行研究有著至關(guān)重要的作用。但是,發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程,在對(duì)其研究時(shí)不僅涉及了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上(活塞組、缸套、冷卻水)的耦合,也涉及到了物理場(chǎng)上(流體場(chǎng)與固體場(chǎng))的耦合。通過(guò)將活塞組、缸套、冷卻水作為一個(gè)整體,可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體耦合傳熱研究。首先,利用多相流模型、動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)等對(duì)活塞內(nèi)冷油腔的振蕩傳熱進(jìn)行研究,得到了不同曲軸轉(zhuǎn)角處油腔內(nèi)機(jī)油的分布情況、油腔壁面換熱系數(shù)的分布情況。結(jié)果表明:在TDC處,機(jī)油大部分都分布在上壁面;在BDC處,機(jī)油大部分都分布在下壁面。在1200曲軸轉(zhuǎn)角附近,機(jī)油的體積分?jǐn)?shù)最大;在3300曲軸轉(zhuǎn)角附近,機(jī)油的體積分?jǐn)?shù)最小。平均換熱系數(shù)的變化趨勢(shì)和機(jī)油體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)大致是一樣的,但是稍微有些滯后,換熱系數(shù)的最大值在BDC之后。然后,對(duì)油腔壁面換熱系數(shù)進(jìn)行平均化處理,利用順序耦合的方式,將其結(jié)果施加在活塞組?缸套?冷卻水的耦合模型上,采用直接耦合的方式,將活塞、缸套、冷卻水作為一個(gè)耦合整體研究了發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合傳熱。其中,忽略潤(rùn)滑油膜的流動(dòng)換熱,將其處理成一維熱阻,缸套與冷卻水之間采用固-流耦合的方式進(jìn)行相關(guān)的定義。耦合模型的其他外邊界條件,分別按照經(jīng)驗(yàn)公式、第三類邊界條件或者參考的文獻(xiàn)資料等來(lái)進(jìn)行相關(guān)的定義。通過(guò)上述的分析,運(yùn)用順序耦合、直接耦合相結(jié)合的辦法,可以較好地研究發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱,為活塞等溫度場(chǎng)的求取提供了一種新的思路。
【關(guān)鍵詞】：活塞組-缸套-冷卻水 振蕩傳熱 動(dòng)網(wǎng)格 耦合傳熱
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 課題研究目的10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展11-19
• 1.3.1 固體部件的傳熱研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 固-流耦合傳熱研究的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)14-16
• 1.3.3 活塞內(nèi)冷油腔研究方法的發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及工作流程圖19-22
• 1.4.1 本文研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4.2 本文工作流程圖20-22
• 2. 耦合傳熱的理論基礎(chǔ)22-35
• 2.1 傳熱學(xué)分析理論22-23
• 2.2 計(jì)算流體力學(xué)（CFD）分析理論23-32
• 2.2.1 流體力學(xué)控制方程24-28
• 2.2.2 固體的傳熱控制方程28
• 2.2.3 湍流數(shù)值模擬方法28-30
• 2.2.4 湍流模型方程30-32
• 2.3 本文采用的數(shù)學(xué)模型32-33
• 2.4 耦合傳熱理論33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3. 活塞油腔振蕩傳熱的研究分析35-52
• 3.1 VOF多相流模型35-36
• 3.2 數(shù)學(xué)模型36-38
• 3.2.1 體積分?jǐn)?shù)的表達(dá)式36-37
• 3.2.2 物性參數(shù)的表達(dá)式37
• 3.2.3 動(dòng)量方程的表達(dá)式37
• 3.2.4 能量方程的表達(dá)式37-38
• 3.2.5 附加方程38
• 3.3 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)及設(shè)置38-41
• 3.3.1 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)38-39
• 3.3.2 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置及定義39-41
• 3.4 內(nèi)冷油腔的網(wǎng)格劃分41-45
• 3.4.1 網(wǎng)格的生成方法41-42
• 3.4.2 網(wǎng)格劃分42-43
• 3.4.3 網(wǎng)格質(zhì)量的檢測(cè)43-45
• 3.5 初始條件與邊界條件45-46
• 3.6 Fluent軟件中的算法46
• 3.7 振蕩冷卻計(jì)算結(jié)果分析46-50
• 3.7.1 不同曲軸轉(zhuǎn)角處機(jī)油的分布情況47-49
• 3.7.2 不同曲軸轉(zhuǎn)角處油腔壁面換熱系數(shù)的變化規(guī)律49-50
• 3.8 本章小結(jié)50-52
• 4. 耦合模型建立及邊界條件的確定52-71
• 4.1 理論依據(jù)及基本假設(shè)52-53
• 4.2 耦合實(shí)體模型的建立53-55
• 4.3 耦合有限元模型的建立55-59
• 4.3.1 材料特性參數(shù)55-57
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分57-59
• 4.4 邊界條件的確定59-69
• 4.4.1 活塞外傳熱邊界條件59-63
• 4.4.2 缸套外傳熱邊界條件63-67
• 4.4.3 冷卻水側(cè)外邊界條件67-68
• 4.4.4 耦合傳熱內(nèi)邊界條件68-69
• 4.5 仿真的流程69-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 5. 仿真計(jì)算的控制策略及結(jié)果分析71-79
• 5.1 耦合傳熱模型求解的控制策略71-72
• 5.2 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析72-78
• 5.2.1 缸套溫度場(chǎng)分析72-74
• 5.2.2 冷卻水溫度場(chǎng)及流場(chǎng)分析74-76
• 5.2.3 活塞溫度場(chǎng)分析76-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 6. 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果87-88
• 致謝88-89

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本文編號(hào)：832633