大型柴油機(jī)氣缸系統(tǒng)流場(chǎng)-熱-機(jī)耦合場(chǎng)非線性三維有限元分析.pdf

1、在大型艦艇用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，柴油機(jī)的性能指標(biāo)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但其使用壽命和工作可靠性難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，尤其是氣缸系統(tǒng)及其零部件在工作過(guò)程中會(huì)由于外載荷的作用而發(fā)生破壞。 氣缸系統(tǒng)是對(duì)柴油機(jī)性能影響最大的關(guān)鍵部位，也是柴油機(jī)中工作條件最為惡劣的部位。氣缸系統(tǒng)在柴油機(jī)工作時(shí)承受螺栓預(yù)緊力以及燃?xì)獾母邷馗邏鹤饔?，并由于缸蓋等部件幾何形狀十分復(fù)雜，氣缸系統(tǒng)中各零部件的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分布很不均勻，缸蓋和缸套等部件很容易發(fā)生破壞

2、，因此，分析氣缸系統(tǒng)在外載荷作用下的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形情況對(duì)優(yōu)化柴油機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。 本文首先綜述了船用柴油機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，對(duì)CAE技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做了介紹，主要分析和討論了CFD分析技術(shù)和熱一機(jī)耦合分析方法在發(fā)動(dòng)機(jī)分析中的應(yīng)用。 根據(jù)第七——研究所提供的圖紙，采用Unigraphics軟件建立了氣缸系統(tǒng)各部件的三維實(shí)體模型，包括缸蓋、缸套、機(jī)體、螺栓、水套和墊片，使用MSC.Patran建立了熱-機(jī)耦

3、合分析所需的固體域網(wǎng)格，使用Gambit建立了CFD分析所需的流體域網(wǎng)格。 基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)中關(guān)于氣體運(yùn)動(dòng)的控制方程和k-ε湍流模型，并在Gambit建立的流體網(wǎng)格基礎(chǔ)上，使用CFD軟件FLUENVT對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)排氣道進(jìn)行了流場(chǎng)分析，得到了氣道內(nèi)的溫度場(chǎng)。 根據(jù)計(jì)算的氣道溫度場(chǎng)結(jié)果，確定了缸蓋和缸套溫度分析的第三類邊界條件，對(duì)缸蓋和缸套進(jìn)行了熱傳導(dǎo)分析，得到了符合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的溫度場(chǎng)。 將計(jì)算得到的溫