柴油机活塞热负荷的试验研究及其有限元分析

用硬度塞法测量了YZ4105QF柴油机活塞的温度场,利用Pro/E软件建立了活塞的几何模型,借助有限元分析软件Hypermesh和ANSYS对其进行了温度场分析计算,计算结果为活塞的结构改进和优化提供了依据.     

16V240ZJB型柴油机气缸盖耦合场分析

用Slid Works软件建立气缸盖的实体模型;利用Simulation对建立的气缸盖实体模型进行网格划分,建立了有限元分析模型;利用数值模拟方法对16V240ZJ型柴油机气缸盖进行了有限元分析,分别计算了温度场、热应力场,分析了热—机械耦合应力场,并提出了气缸盖结构的改进建议。     

单体式气缸盖结构强度有限元分析

目前单体式气缸盖在大功率柴油机中得到广泛使用,我国在这方面的研究还不多,为此,为了给柴油机单体式气缸盖的设计提供数据参考,本文利用有限元法,对国外某柴油机单体式气缸盖在机械负荷及热固耦合下进行强度分析,得到在不同工况下的应力分布规律。     

单体式气缸盖结构强度有限元分析

目前单体式气缸盖在大功率柴油机中得到广泛使用,我国在这方面的研究还不多,为此,为了给柴油机单体式气缸盖的设计提供数据参考,本文利用有限元法,对国外某柴油机单体式气缸盖在机械负荷及热固耦合下进行强度分析,得到在不同工况下的应力分布规律.     

基于CFD方法的柴油机气缸盖穴蚀改进

分析某船用柴油机气缸盖内部穴蚀导致的漏水的问题,得出气缸盖穴蚀的原因为死水区的存在不利于散热并加剧气泡的产生导致穴蚀。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对气缸盖内部冷却水流道进行流体动力学仿真,根据仿真结果对柴油机的气缸盖内部流道改进,设计改进型的水封套管,消除死水区并改善气缸盖内冷却水的流动状态,解决气缸盖内部穴蚀的问题。     

降低车用6缸柴油机热负荷的研究

针对某车用6缸柴油机整机热负荷过高,气缸盖鼻梁区出现热裂等问题,进行了整机热负荷、气缸盖底部温度测量、气缸盖底面上水孔水流分布等试验研究和水套内三维数值模拟分析。结果表明:水散热器散热能力不足和冷却水流量偏小是导致该型柴油机热负荷过高的主要原因;气缸盖水套内水流不合理,仅有约12.22%的冷却水对气缸盖底部进行了有效的冷却,是气缸盖底部热负荷过高造成鼻梁区热裂的主要原因。基于此,提出了4种气缸盖结构改进方案,通过数值模拟和试验验证得出,改进方案一能使气缸盖底部流速提高1.68倍,气缸盖鼻梁区最高温度降低12.2℃。采用气缸盖改进方案在同时提高冷却水泵转速、改善水散热器能力,不仅可进一步改善气缸盖热负荷,使鼻梁区温度降低,而且还可较好地解决整机热负荷问题。     

柴油机近气缸盖壁面气流速度和热边界层的研究

研究了倒拖工况下直喷式柴油机气缸盖近壁气流速度场的分布规律，并利用一维传热模型计算了气缸盖近壁的热边界居，得出了气缸盖近壁不同位置的气流速度和热边界层是不同的，速度边界层基本上在压缩中期形成并达到一定厚度，以及热边界层和速度边界层数量级相同等结论。     

柴油机近气缸盖壁面气流速度的热边界层的研究

研究一倒拖工况下直喷式柴油机气缸盖近壁气流速度场的分布规律，并利用一维传热模型计算了气缸盖近壁的热边界层，得出了气缸盖近壁不同位置的气流速度和热边界层不是同的，速度边界层基本上在压缩中期形成并达到一定厚度，以及热边界层和速度边界层数量级相同等结论。     

X4105油冷柴油机活塞热负荷研究

本文全面研究了X4105柴油机采用油冷技术后铝活塞的热负荷状况,提出了“钻孔活塞+喷油冷却”的方案,较好地解决了油冷柴油机铝活塞热负荷过高问题,为小型车用柴油机采用油冷技术奠定了基础。     

四气门气缸盖热疲劳试验研究及寿命预测

以某柴油机气缸盖为研究对象,通过对50余个气缸盖进行不同边界条件进行热疲劳试验,获取不同边界条件下的气缸盖疲劳寿命。对试验结果进行数据分析得到修正的气缸盖热疲劳寿命,并预测其他边界的热疲劳寿命。对气缸盖台架的耐久试验进行分析预测,结果表明:气缸盖度低于360℃,预测热疲劳循寿命为在20 000次循环以上,预测负载循环耐久试验可达10 000 h以上,满足气缸盖使用要求。     

柴油机机体和冷却水套温度场测量分析

针对YZ4105QF柴油机的机体及冷却水套布置多个测温点,采用热电偶法测量不同工况下机体温度以及冷却水套中进排气侧的冷却水温度。结果表明,各测点温度值变化规律与柴油机工况密切相关;沿着轴心线向下机体气缸内壁面温度逐渐降低;同一轴向高度上,排气侧温度高于进水侧的温度;机体冷却水套测点温度分布规律与机体相同。     

各种因素对柴油机气缸内气体和壁面传热影响的研究

在一台单缸柴油机上，采用表面热电偶测量气缸盖壁面的温度波动，应用一维非稳态传热模型计算了气缸盖壁面不同位置的瞬态传热率。在此基础上，分析了转速、负荷、冷却水温、进气温度、压缩比、壁面不同位置等对壁面温度波动和瞬时传热率的影响，得出柴油机气缸内燃气和壁面间的瞬态传热与壁面温度波动水平有关，气缸内气流速度对气缸内传热有较大的影响等结论。     

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.     

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%。     

Effects of diesel/water emulsion on heat flow and thermal loading in a precombustion chamber diesel engine

An experimental investigation has been carried out to study the effects of using water/diesel emulsion fuel in an indirect injection diesel engine on the heat flux crossing liner and cylinder head, thermal loading and metal temperature distribution. A single cylinder precombustion chamber diesel engine has been used in the present work. The engine was instrumented for performance, metal temperature and heat flux measurements. The pure gas oil fuel and different ratios of water/diesel emulsion were used and their effects on the heat flux level and the injector tip temperature are studied. Two correlation were found for the heat flux crossing the liner and the cylinder head at various water/diesel emulsion ratios, fuelling rate and thermocouple probe locations. It was found that the addition of water to diesel fuel, to control the nitrogen oxides emissions, has great influence on reducing the heat flux, the metal temperatures and thermal loading of combustion chamber components.     

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;...     

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。     

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。     

柴油机缸套热负荷评估的分析及实验研究方法

针对S195柴油机气缸套,建立了较为完整的数学和几何模型,以及相应的合理的边界条件,在此基础上对缸套的温度场进行了三维有限地分析。并用实测结果来验证模拟计算的可靠性,最后,对缸套的热负荷及设计合理性进行了综合评定。     

柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响

运用CFD软件对直喷柴油机燃烧室中的喷雾及燃烧过程进行数值计算,考察了不同喷雾夹角下缸内三维流场及NOx排放的差异,并将计算结果进行了对比分析。结果表明喷雾夹角的增加使凹坑内的空气利用率变差,并使得燃烧高温区域更加接近气缸壁面以及缸盖平面;喷雾夹角的减小使燃烧过程中生成的NOx排放增加并增加了喷油器的热负荷。