柴油機活塞熱機耦合有限元計算研究.pdf

1、我國農(nóng)用單缸柴油機受使用對象及用途的限制，其整體的性能提升，應(yīng)優(yōu)先選擇不過多增加柴油機成本就能達到優(yōu)化的技術(shù)措施。本課題提出了一種新的整體式燃燒室，這種新型燃燒室融合了直噴式燃燒室與分隔式燃燒室的優(yōu)點。然而新型燃燒室面容比大，存在著比較大的散熱損失，同時其活塞頂部形狀突變部位增加，受到高溫混合燃氣壓力、摩擦力、往復(fù)慣性力以及側(cè)推力等載荷周期性的作用，隨之可能導(dǎo)致活塞產(chǎn)生開裂、活塞環(huán)膠結(jié)、拉缸等，極大地危害活塞部件運轉(zhuǎn)可靠性和使用耐久性。

2、
　　 本研究改變傳統(tǒng)經(jīng)驗公式的第三類邊界條件取值，采用CFD數(shù)值計算獲得新型燃燒室不同曲軸轉(zhuǎn)角下活塞關(guān)鍵位置的溫度及傳熱系數(shù)分布，改變以往函數(shù)加載的方式，采用活塞銷輔助約束的施加方案，進行了新舊研究方法的比較，驗證了新方法的可行性。研究結(jié)果表明，標(biāo)定工況下，新型燃燒室整體上的綜合應(yīng)力和變形均在活塞材料允許的范圍之內(nèi)，但是新型燃燒室喉口下沿的縮口區(qū)域溫度分布很不均勻，易導(dǎo)致應(yīng)力集中;其第一環(huán)槽的平均溫度已經(jīng)超過潤滑油結(jié)膠溫度，在

3、此工作條件下長時間運轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致出現(xiàn)活塞環(huán)膠結(jié)，破壞正常的配合間隙，環(huán)岸斷裂等現(xiàn)象。新型燃燒室增加泄油孔通道后，由于得到有效的冷卻，對活塞最高溫度、第一環(huán)槽溫度以及內(nèi)腔頂部中央高溫有一定的降低緩解效用。在熱機耦合作用下，在活塞頂面的變形，熱變形占據(jù)了主導(dǎo)地位，而活塞銷座的銷孔上沿處因受到活塞熱變形的影響作用，與僅承受機械載荷時的相比較，大大緩解其應(yīng)力集中的現(xiàn)象。另外，本文探討了新型燃燒室及有無泄油孔通道的活塞在低頻熱疲勞下的影響，從而為該