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发动机气缸盖三相耦合计算与温度场试验研究

作　者: 廖明烽
导　师: 成晓北
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 气缸盖冷却水套耦合计算温度场 CFD
分类号: TK423.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

气缸盖是内燃机最重要的零部件之一,直接与缸内的高温高压燃气接触,工作环境极其恶劣。随着柴油机不断强化,缸盖热负荷已成为影响柴油机性能的重要因素。本文以一台六缸直喷式柴油机冷却系统项目为研究背景,应用CFD分析方法研究缸盖冷却水套;并利用仿真计算获得热边界条件,进行缸盖温度场模拟。主要内容如下:在阅读大量文献的基础上,综述国内外冷却系统和传热的研究情况,并总结了耦合计算的实现方法。进行温度场测量试验,分析气缸盖热负荷情况并为模拟结果提供对比数据。建立三维模型,完成冷却水套的CFD计算,对水流场的关键区域进行流动分析,并提出多项改进建议;利用耦合方法得到冷却水套与气缸盖的热边界条件。在确定气缸盖和燃烧室计算模型的基础上,通过CFD软件进行缸内燃烧模拟分析,并映射出缸盖火力面的热边界条件,实现缸盖壁面与燃气、冷却介质的整体耦合计算,得到缸盖的温度场分布情况和热应力情况。经过温度场测量试验的对比,验证模拟结果的准确性。利用耦合计算方法,分别进行六缸的温度场模拟,分析各缸热负荷情况。同时,对影响气缸盖温度分布的各种因素进行对比分析,研究各类参数对缸盖温度场的影响规律,为冷却水套和气缸盖的进一步优化设计提供参考意见。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-15
2 内燃机传热基本理论  15-22
  2.1 内燃机的缸内传热  15-16
  2.2 内燃机传热基本理论  16-19
  2.3 耦合传热数学模型及热边界条件  19-21
  2.4 本章小结  21-22
3 气缸盖温度场测量试验  22-36
  3.1 引言  22-23
  3.2 试验概述  23
  3.3 试验机型介绍  23-26
  3.4 试验方法  26-27
  3.5 结果分析  27-34
  3.6 本章小结  34-36
4 气缸盖传热耦合计算过程  36-55
  4.1 引言  36
  4.2 缸盖冷却系统的三维流动分析  36-42
  4.3 缸内燃烧过程计算及分析  42-46
  4.4 缸盖气－固－液三相整体耦合计算方法及步骤  46-54
  4.5 本章小结  54-55
5 气缸盖气－固－液整体耦合计算分析  55-73
  5.1 结果分析及改进建议  55-60
  5.2 模拟结果对比验证  60-62
  5.3 整机各缸温度场对比情况  62-64
  5.4 缸盖热负荷影响因素分析  64-71
  5.5 本章小结  71-73
6 全文工作总结与今后研究展望  73-75
  6.1 全文工作总结  73
  6.2 今后研究展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-78

发动机气缸盖三相耦合计算与温度场试验研究

内容摘要

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