活塞振蕩油腔換熱邊界條件的試驗研究.pdf

1、柴油機工作過程中，工作環(huán)境最惡劣、工作條件最嚴酷的零部件之一就是在氣缸里進行往復運動的活塞。柴油機的工作可靠性與使用耐久性，在很大程度上受限于活塞的工作情況。活塞的工作溫度很高，并在很高的機械負荷下高速滑動，同時潤滑不良，這決定了它遭受強烈的磨損，并且可能產生滑動表面的拉毛、燒傷等故障。實踐經驗證明，活塞的壽命決定了柴油機的修理間隔。在大功率強化柴油機中，活塞的熱負荷往往限制了柴油機的強化潛力，對活塞進行精確的熱損傷分析是柴油機設計、強

2、化過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)。
　　開展柴油機活塞熱損傷研究的工作過程中，準確評估其熱狀態(tài)是進行熱損傷設計的基礎，如何對活塞振蕩冷卻油腔換熱邊界條件精確確定，成為制約柴油機活塞熱狀態(tài)確定的關鍵問題和技術難點。采用仿真方法計算活塞熱負荷，由于缺少必要的試驗評價手段，擬利用活塞振蕩冷卻油腔試驗臺開展活塞振蕩油腔流-固-熱耦合邊界條件的驗證。
　　本文首先通過搭建活塞振蕩冷卻油腔試驗臺，測量活塞相關部位的溫度值以及活塞振蕩油腔的有效

3、流量;然后對活塞振蕩油腔進行噴油冷卻CFD計算，通過活塞振蕩油腔的有效流量對仿真模型進行準確性驗證，得到振蕩油腔換熱邊界條件;對活塞頂部進行熱風流動仿真計算，得到活塞項部換熱邊界條件;最后通過經驗公式對活塞裙部、活塞環(huán)等部位的換熱系數(shù)進行設定，求解活塞溫度場，通過仿真結果與實驗結果的對比，驗證活塞振蕩冷卻油腔換熱邊界條件的準確性，最終解決活塞熱狀態(tài)分析過程中的振蕩油腔換熱邊界條件設定難題。
　　另外，本文不僅通過活塞振蕩冷卻油腔試