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。     

基于流固耦合方法排气歧管热机械疲劳分析

柴油机功率的不断提升,排气温度也相应升高,排气歧管须承受更高的热负荷,从而可能导致其热机械疲劳失效。在设计初期阶段可通过计算机辅助工程(CAE)分析工具执行一系列虚拟模型仿真验算以验证设计方案的可行性和潜在风险,而非花费高额成本和大量时间针对实际样品进行测试验证。采用瞬态传热计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析和实体壁面温度相映射的方法模拟排气流经排气歧管时流动分离情况,经CFD和有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)之间的耦合迭代后,根据热机械计算结果,即温度场、应力和塑性应变参数监测歧管结构设计缺陷,然后选择合适的材料属性和评估关键位置潜在开裂风险,最后依据各方案计算结果制造出排气歧管样件,在试验台架上进行整机耐久性测试,试验中未出现开裂失效,研究结果表明采用热机械疲劳分析方法可有效预测排气歧管疲劳潜在失效并为结构设计变更提供指导。     

基于流固耦合的国-Ⅴ柴油机缸盖稳态传热研究

建立了某国-Ⅴ柴油机缸盖、缸垫和机体整机有限元模型,采用流固耦合方法对模型进行了温度场分析。首先通过专业软件AVL-Fire对缸内工作过程和冷却水套进行三维数值分析,取得燃烧传热边界和冷却水套传热边界;然后将计算得到的传热边界映射至整机表面网格,利用有限元软件对整机模型进行求解。模拟结果表明:缸盖最高温度为236.9℃,低于该强化机型缸盖材料的极限温度,各缸火力面的温度分布差异在3℃范围内,同时结合边界条件的试验验证,表明缸盖的热负荷满足设计要求。     

基于流固耦合的柴油机缸盖缸套温度场模拟分析

以某型中速大功率柴油机缸盖缸套为研究对象,建立了流固耦合传热模型,利用STAR CCM+和ABAQUS软件完成缸盖、缸套的流固耦合仿真分析,研究了冷却水腔的流场、缸盖、缸套的温度场分布规律,为后续缸盖、缸套的优化设计提供了参考依据。     

柴油机缸盖热-机耦合应力分析

采用有限元分析软件ANSYS,分析了某型柴油机缸盖的温度场分布和缸盖热应力以及缸盖在机械载荷作用下的应力场,然后运用热-机顺序耦合的方法,将热分析结果和机械载荷同时加载于缸盖,研究其在多种载荷作用下的应力场和变形情况.研究结果表明：缸盖温度最高点和热应力最大值出现在火力面鼻梁区;热-机耦合应力作用下,缸盖的最大应力点分布于缸盖螺钉头与螺孔的交界处以及火力面鼻梁区,缸盖承受的最大拉应力未超过材料的许容拉应力;热-机耦合应力作用下,缸盖的变形量很小,对其它零件的装配影响小,缸盖的整体变形呈现出对称性.     

柴油机缸盖热固耦合强度故障诊断与优化设计分析

本文利用一维热力学、三维流体力学、三维有限元法和虚拟疲劳强度预测方法,系统的对某机型柴油机的缸盖进行模拟计算,针对缸盖中的裂纹失效进行故障诊断、找到故障原因,并提出优化方案,最终通过试验验证方案的有效性.采用热固耦合计算方法完成了缸盖结构的失效模式分析,同时,文中对柴油机缸盖故障诊断和改进设计过程中值得关注的细节也做了详细分析,试验结果证明该分析方法对缸盖结构优化和改进工作有重要的工程指导作用.     

风冷柴油机缸盖热负荷及抗热疲劳试验

论述风冷柴油机热负荷的成因，着重介绍为降低缸盖热负荷而采取的结构，以及考核产品性能的热疲劳脉冲试验。     

柴油机进气道流热耦合计算研究

通过数值模拟方法对气道进行计算,计算结果与实验结果基本相符,证明了数值计算的可靠度。然后计算得到了气道直道弯道部分的准则方程式,最后分析了离心浮升力对气道内部对流换热的影响。     

柴油机进气道流热耦合计算研究

通过数值模拟方法对气道进行计算,计算结果与实验结果基本相符,证明了数值计算的可靠度。然后计算得到了气道直道弯道部分的准则方程式,最后分析了离心浮升力对气道内部对流换热的影响。     

考虑材料塑性的某柴油机缸盖热状态及疲劳分析

以某柴油机气缸盖为研究对象,对其进行单侧气缸盖和水套的流固耦合分析,在计算气缸盖应力场时候考虑到铸铝材料的塑性应变及各缸爆发的不平衡性,并计算了该气缸盖的高周疲劳安全系数和低周疲劳寿命。研究结果表明:第3缸、第4缸火力面排气门鼻梁区温度较高,温度场作用下各缸火力面最大Von Mises应力均出现在进气门鼻梁区,从高温恢复到300K时,进气门鼻梁区表现出明显的残余拉应力。高周疲劳安全系数较低区域主要在爆发缸缸盖顶端和水套与火力底板接触的圆角区,最高燃烧压力对低周疲劳寿命及位置有影响,不考虑最高燃烧压力的最低寿命出现在第3缸进气门孔与鼻梁区过渡圆角处,考虑最高燃烧压力时最低寿命出现在第3缸进气门孔与气门座圈接触位置。     

基于流固耦合方法的排气管低周热疲劳分析

针对某6缸发动机高镍铸铁排气管在试验过程中出现的裂纹故障,基于流固耦合方法,利用有限元分析软件对故障排气管进行温度场、应力场和低周热疲劳计算分析.计算结果表明,排气管应力幅值较大区域和低周热疲劳计算寿命较低区域均与试验过程中发生的裂纹故障位置相吻合;冷热冲击工况下较大应力幅值产生的塑性应变是造成排气管热疲劳的主要原因....     

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。     

基于双向流固耦合的缸体缸盖温度场模拟分析与试验研究

为了研究发动机缸体缸盖表面的温度,基于双向流固耦合分析的方法对某汽油机的缸体缸盖进行了温度场分析。首先进行CFD分析得到温度以及换热系数边界,利用ABAQUS软件进行发动机的温度分析,再把结构温度作为下一次CFD计算的边界反复迭代。最终得到准确的温度场分布。并且通过试验的手段对分析结果进行验证分析,结果表明试验结果基本与分析结果相符。     

基于流固耦合的柴油机EGR冷却器结构优化

在使用废气再循环技术时,通过排气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却器来控制引入废气的温度,提高充气效率。为解决冷却器的结构设计不合理导致废气换热效果降低的问题;利用计算流体力学(CFD)软件对冷却器进行固液气三相的耦合计算,对冷却器的废气流场和温度场进行分析,结果表明由于入口结构问题导致某些部位冷却效果较差,对冷却器结构进行调整后,冷却效果变好。     

船用柴油机缸盖疲劳破坏有限元分析及改进

针对某船用大功率柴油机缸盖在液压平台试验中的疲劳破坏问题,建立了被试组件离散模型,并进行了结构疲劳强度有限元分析。分析表明:缸盖内部区域结构强度相对薄弱,进排气道圆角处出现应力集中,在承受交变载荷时应力幅过大,容易出现裂纹。结合仿真分析结果,提出了缸盖结构优化方案,并进行了疲劳试验。试验结果表明:改进方案有效提高了该型缸盖的疲劳强度。     

柴油机缸盖热固耦合模拟的边界参数探讨及应用

柴油机缸盖热固耦合模拟分析中,边界参数的准确性和可靠性对模拟分析结果至关重要。通过分析模拟计算中边界条件参数、及获得这些参数的方法,进而得到可靠的缸盖热固耦合模拟分析解决方案。将此方案用于某4气门柴油机缸盖的热固耦合模拟分析,实现柴油机缸盖的热应力及疲劳预测;然后通过柴油机台架试验验证方案,结果显示模拟分析结果与试验结果误差在4%左右。这表明该方案可以准确预测柴油机缸盖的热应力和疲劳水平。     

柴油机机械-液压调速器耦合动力学特性分析

以计算多体系统动力学理论为指导,建立了柴油机机械-液压调速系统的耦合动力学分析模型.分析并正确添加了构件间的约束关系、模型的初始条件以及边界条件;在此基础上模拟调速器的工作过程并对其动态特性进行分析.结果表明该模型及求解过程的可行性和可靠性,为调速系统的性能和结构优化奠定了一定基础.文中的耦合建模和求解过程也可以应用于其它液机耦合设备.     

柴油机缸盖循环瞬态温度场仿真计算分析

为研究柴油机缸盖零件在一个工作循环内温度场即循环瞬态温度场的分布、变化规律,应用有限元分析软件ANSYS对某柴油机气缸盖进行了循环瞬态温度场的仿真计算。结果显示：柴油机在稳定工况运行时,缸内燃气周期性热冲击造成缸盖底板壁面温度波动明显;沿缸盖高度方向,随着深度变大,温度波动幅度迅速变小,当深度为2mm时,温度趋于平稳;...     

船用柴油机缸盖缩尺试样的热失效研究

为研究船用柴油机缸盖在低周热循环载荷下的渐进失效问题,开展了“四孔平板”缩尺试样的热失效模拟试验,建立了基于温度依赖的Chaboche组合硬化材料模型和改进Ostergren塑性能量损伤模型的仿真方法,研究了塑性变形演化、疲劳开裂的热失效行为和机理。研究表明：仿真预测具有较高精度,圆孔失圆变形预测最大偏差不超过10.5%,准确预测了裂纹的萌生位置,预测寿命与实际失效循环数目接近;缩尺试样受到循环变化的温度梯度影响,整体结构表现为热弯曲变形失配,产生的局部非对称拉压应力引发了塑性变形;随着循环次数增加发生应力松弛,塑性变形呈现先快后慢的非线性减少趋势;冷却阶段的拉伸塑性应变能和应力三轴度增加,引发了圆孔鼻梁高应力区开裂损坏。     

某柴油机凸轮轴箱的热-机耦合分析

以某机车用6缸直列柴油机凸轮轴箱为研究对象,建立凸轮轴箱和机体的装配接触模型,利用Ansys Workbench平台建立有限元模型,并根据凸轮轴箱的实际受力情况对其施加约束和载荷,进行稳态热分析和热-机耦合分析,得到其在缸头约束、螺栓预紧力、热负荷综合作用下的应力与变形云图,找出最大应力和变形所在位置。结果表明:凸轮轴箱各部位的应力满足材料的强度要求,最大变形出现在凸轮轴箱顶端,最大应力出现在凸轮轴箱右侧弧形板与侧板的端角处,凸轮轴箱设计安全。