某汽油机气缸盖循环瞬态温度场计算

以某汽油机气缸盖为研究对象,借助有限元分析软件ANSYS,计算了标定工况下气缸盖循环瞬态温度场.计算结果显示:在一个循环内,该汽油机气缸盖燃烧壁面最高温度极大值出现在压缩冲程上止点后38°曲轴转角位置,约为237℃;极小值出现在压缩冲程上止点前20°曲轴转角位置,约为230℃;不同曲轴转角,气缸盖和缸内气体之间热量交换方向有所差异;气缸盖燃烧室壁面周期性温度波动深度在2mm以内,超过2mm温度趋于平稳.     

有限元求解瞬态温度场的新方法

柴油机是一种热能动力机械,常会因高温热负荷引起一些部件的故障,如缸套、活塞、活塞环、气门的过早损坏;燃烧室、活塞顶部位的烧蚀;缸盖、活塞、缸套的开裂,显然研究这些部件的温度场意义重大。以往的研究局限于用有限元求解稳定温度场,而实际温度场是随工况不同而不断变化的。本文对用有限元求解瞬态温度变化进行了初步研究,其结果可用于求解柴油机一些部件的瞬态温度场。     

某柴油机缸盖热负荷的流固耦合计算分析研究

分别建立了柴油机缸盖和冷却水道模型,在Workbench的环境下,运用CFD与FEA耦合计算的方法,对额定工况下的缸盖温度场进行计算分析。计算结果表明:缸盖的最高温度为602K;耦合计算的方法更符合柴油机的实际传热情况;在柴油机额定工况下,冷却水的冷却情况以及缸盖的最高温度符合要求。经硬度塞测试数据对比可知:仿真结果真实可信,可以为柴油机热负荷分析和柴油机改进设计提供理论指导和依据。     

小型直喷柴油机传热过程的研究

本文在实测１９０Ａ直喷柴油机缸盖表面瞬态温度的基础上，对该柴油机缸内传热过程进行了分析。利用有限元数值计算方法，针对改变结构设计和冷却方式的不同情况，进行了活塞温度场模拟计算，通过对不同隔热方案和隔热机理进行了研究，为减少该柴油机散热损失提供了理论基础和可行方案。     

柴油机缸盖起动工况非稳定温度场边界元分析

本文从三维瞬态热问题的边界积分方程及基本解出发、推导出轴对称瞬态热问题的边积分方程及基本解、然后离散形成边界元方程。编程对瞬态温度例进行验证分析后，对Ｋ１５０Ｅ柴油机缸盖简化成轴对称模型后的起动工况温度场进行了分析计算，结果表明推导出的公式是可行的，具有较高的精度和数值稳定性，能应用于复杂的轴对称回转体的瞬态温度场分析。     

柴油机缸盖火力面温度场的有限元分析

首先应用Pro/E软件建立了某单缸柴油机缸盖火力面底板的几何模型,然后借助有限元软件ANSYS 10.0对该柴油机缸盖火力面底板的温度场进行了分析计算。计算结果表明,柴油机缸盖火力面底板的温度最高处为鼻梁区,为缸盖结构的进一步优化设计提供了依据。     

柴油机燃烧室壁面积炭层及其表面瞬态传热

本文在一台单缸直喷式柴油机上，用快速响应表面热电偶首先测量了倒拖运行时缸盖清洁壁面不同位置的瞬态温度，接着在经历一段时间的着火变工况运行后，当热电偶热结点覆盖有积炭层时，重复上述实验，结果表明，表面积炭后瞬态温度波动减弱，平均温度下降，由此计算机得到的传热率峰值降低，峰值相位滞后，文章提出了一种定量计算燃烧室壁面积炭导厚度和炭表面瞬态温度的方法，并依据测量数据给出了研究结果。     

多参数对柴油机缸内局部瞬态火焰温度及碳粒浓度的影响

采用了一种新的基于微粒衍射理论的改进双色法来研究柴油机缸内局部瞬态火焰温度和碳粒浓度 ,并在缸盖火力面上布置了 2个有代表性的测点 :一个测点位置在缸盖鼻梁区 ,面对活塞凹坑 ;另一个测点位置面对活塞顶。在 2个测点同时测得的缸内局部碳粒浓度和火焰温度 ,数值上有很大的差异 ,且均有一定相位差 ,其相位差约为 10°CA左右。面对活塞顶位置 ,火焰温度和碳粒浓度有较大的循环变动。分析了包括负荷、转速、进气温度、冷却水温度在内的多种参数对缸内局部瞬态碳粒浓度、火焰温度的影响。     

大功率柴油机缸内传热与热负荷分析研究

在对柴油机缸内燃烧和传热研究的基础上,结合所研究的柴油机缸内高温部件的实际结构,应用GT-POWER软件建立了某型柴油机整机数值仿真模型.通过对标定工况和最大扭矩工况下缸内热流分布以及各高温部件的温度场分析表明:高温燃气与活塞的对流传热量最大,缸套与冷却液的对流传热量远大于缸盖与冷却液的对流传热量;缸套、缸盖、活塞的最高温度在标定工况时均高于最大扭矩工况,进、排气门的最高温度在最大扭矩工况均高于标定工况;在所有缸内高温部件中,排气门头部温度最高,最大扭矩工况时达到813K.     

缸盖温度场反求方法研究

以柴油机缸盖为研究对象,在流固耦合计算缸盖温度场的基础上,探讨了应用导热反问题理论求解缸盖燃气侧传热边界的方法。开发了基于LM算法的反求程序,有效解决了算法的准确性和收敛性等问题。建立了缸盖温度场与其燃气侧传热边界的BP神经网络,利用遗传算法对该神经网络进行了优化。结果表明:优化后的网络测试样本的输出值相对误差较小,且计算得到的缸盖温度值相对误差也较小。     

考虑沸腾和缸内局部传热的缸盖流固耦合传热分析

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象,基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件;基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界;实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合,并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明:缸盖温度计算值与实测值吻合,缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间;排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值,缸内局部传热显著;在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。     

大功率机车柴油机气缸盖热负荷研究

对R16V280ZJ型柴油机额定工况和部分负荷工况气缸盖底板的温度分布进行了试验研究,并对气缸盖进行了额定工况下温度场、热流量场、热变形和热应力的有限元分析。结果表明,温度场计算结果与试验结果基本吻合,排气门过桥处存在较大的热负荷。     

BFM1015柴油机气缸盖的改进设计和试验研究

建立了BFM1015柴油机气缸盖进气道和冷却水腔的改进设计模型,对进气道的流通特性进行了试验对比和冷却水腔的流场分析对比,完成了气缸盖改进模型的砂芯快速成型和铸造加工。在单缸柴油机试验台上对改进设计的新气缸盖进行了试验研究并和原气缸盖的试验结果进行了对比分析。结果表明:安装新气缸盖的单缸柴油机在高转速时燃油消耗率比安装原气缸盖时明显降低,降幅最高达到7g/(kW.h);在相同负荷下,新气缸盖火力面的温度比原气缸盖显著下降,在排气门鼻梁区温度下降最明显,最高下降61.8K;新气缸盖的传热能力比原气缸盖提高约50%。     

用三维有限元法对柴油机气缸盖几个设计方案作对比分析

以Z6110型柴油机缸盖为例,采用三维有限元建模对几个缸盖方案进行了结构强度对比分析,计算了气缸盖的温度场、综合应力场。其计算结果和试验结果基本吻合,为柴油机气缸盖结构设计改进提供了理论依据。     

基于流固耦合的气缸盖温度场仿真研究

以某高速大功率柴油机气缸盖为研究对象,建立了由气缸盖、气缸体、气缸套以及气缸盖内冷却水道组成的流固耦合系统;通过合理施加流体域及固体域边界条件,利用CFX进行流动与传热计算,得到了冷却水速度场、温度场以及气缸盖温度场,为气缸盖热机耦合的进一步研究提供依据。     

柴油机气缸盖热负荷模拟计算与结构改进

以YZ4105QF柴油机热负荷为研究对象,利用热电偶测试技术,测量了标定工况下YZ4105柴油机气缸盖温度。在此基础上,利用Pro／E三维造型软件建立了气缸盖的三维实体模型,确定了相应的换热边界条件;利用大型有限元分析软件ANSYS计算分析了气缸盖的温度场和热变形,并对气缸盖的结构提出了改进措施。     

耦合法在柴油机传热研究中的应用

利用流固耦合的分析方法,将柴油机气缸盖、气缸垫、气缸体、气缸套等柴油机主要零部件以及缸内气体、冷却介质作为一个耦合体,进行燃烧室部件的传热数值模拟实验。其中,冷却水侧的对流换热系数和温度由CFD软件Star-CD对整个水路进行模拟计算获得;底板火力面侧燃气的对流换热系数和温度由GT-POWER软件对缸内工作过程进行模拟获得;缸套燃气侧温度由活塞组——气缸套耦合传热模拟获得。最终的计算结果与实验数据较吻合,可以为柴油机热负荷分析和柴油机设计提供理论依据。     

Experimental study of the interactions between long and short-term unsteady heat transfer responses on the in-cylinder and exhaust manifold diesel engine surfaces

The paper presents the results from the analysis of an experimental investigation with the aim to provide insight to the cyclic, instantaneous heat transfer phenomena occurring in both the cylinder head and exhaust manifold wall surfaces of a direct injection (DI), air-cooled diesel engine. The mechanism of cyclic heat transfer is investigated during engine transient events, viz. after a sudden change in engine speed and/or load, both for the combustion chamber and exhaust manifold surfaces. These results are then compared with relevant experimental data from steady state operation which in the present case are used as reference helping to reveal any potential influences of each transient event on cyclic heat transfer. The experimental installation allowed both long- and short-term signal types to be recorded on a common time reference base during the transient event. Processing of experimental data was accomplished using a modified version of one-dimensional heat conduction theory with Fourier analysis, capable to cater for the special characteristics of transient engine operation. Based on this model, the evolution of local surface heat flux during a transient event was calculated. Two engine transient events are examined, which present a key difference in the way the load and speed changes are imposed on each one of them. From the analysis of experimental results it is confirmed that each thermal transient event consists of two distinguished phases the “thermodynamic” and the “structural” one which are appropriately configured and analyzed. In the case of a severe variation, in the first 20 cycles after the beginning of the transient event, the wall surface temperature amplitude on cylinder head was almost three times higher than the one observed at the “normal” temperature oscillations occurring during the steady state operation. At the same time, peak pressure values in the same cycles are increased by almost 15% above their corresponding values at the final steady state. The same phenomena are valid for the exhaust manifold surfaces but on a moderated scale.     

基于三维CFD技术的发动机冷却水套流动分析

利用计算流体力学软件对发动机冷却水套流动进行了三维数值模拟研究.研究结果表明:平均流速大于0.5m/s时,气缸体水套内表面的上部平均流速和换热系数均比下部高;缸盖火力面冷却效果较好,换热系数高于10kW/(m~2·K),流速大于1.0m/s,但冷却效果欠均匀;总压力降为38.2kPa;上水孔的布置和尺寸使缸盖下层的各火力面有较好的冷却效果.